A medida que surgen nuevos patógenos y se desarrollan nuevos modelos animales que requieren instalaciones de alta contención, estos principios pueden guiar la evaluación patológica de futuros modelos. La comunidad científica no solo pudo girar rápidamente en respuesta a la pandemia de COVID-19, sino que también fue un momento decisivo para los modelos animales, que demostraron ser una herramienta invaluable para la evaluación rápida de tratamientos, desde remdesivir hasta el tratamiento con anticuerpos monoclonales. Por su propia naturaleza, los conjuntos de datos patológicos generados a partir de modelos animales son investigación traslacional y medidas cruciales para la evaluación de modelos preclínicos. En los últimos años, la comunidad de patología ha trabajado para establecer una guía técnica que promueva las mejores prácticas para respaldar los puntos finales patológicos y promover el rigor y la reproducibilidad.30,31 pero estas mismas prácticas plantean desafíos cuando se opera dentro de las limitaciones de un laboratorio de alta biocontención, donde generalmente se realizan estudios de coronavirus. El objetivo de este artículo es resaltar los desafíos en la realización de estudios preclínicos de coronavirus y considerar enfoques alternativos para incorporar puntos finales patológicos. Al igual que con todos los estudios, la planificación y la comunicación anticipadas entre investigadores y patólogos, seguidas de transparencia en el informe de los resultados, promoverán la mejor ciencia y uso de los animales.
Laboratorios de Alta Contención
A los diferentes agentes biopeligrosos se les asigna un nivel de bioseguridad (BSL) en el que se puede trabajar con estos agentes después de una evaluación del riesgo de seguridad biológica.8,37 En los Estados Unidos, hay 4 BSL, designados del 1 al 4, con instalaciones de bioseguridad, equipo de seguridad, prácticas y procedimientos, y equipo de protección personal (PPE) que aumenta en rigor a medida que aumenta el BSL.8 Los agentes biopeligrosos designados para trabajar en BSL1 no suelen causar enfermedades en personas inmunocompetentes e incluyen agentes como Bacillus subtilis, Saccharomyces cerevisiaey cepas de laboratorio de Escherichia coli. El trabajo con estos agentes puede llevarse a cabo usando precauciones básicas de seguridad y prácticas microbiológicas estándar en laboratorios que no tengan barreras primarias o secundarias especializadas fuera de una puerta, un lavabo para lavarse las manos y superficies de trabajo fáciles de limpiar. Los agentes designados por BSL2 tienen el potencial de causar enfermedades en humanos inmunocompetentes con diversos grados de gravedad principalmente a través de vías de exposición percutánea, mucosa u oral e incluyen patógenos como los virus de la influenza A estacional, estafilococo aureusy Toxoplasma gondii. Además de las precauciones estándar que se toman en BSL1, y de acuerdo con los riesgos asociados con el trabajo con agentes BSL2, se toman precauciones adicionales cuando se trabaja con objetos punzocortantes, y los procedimientos con alto potencial de salpicaduras o aerosolización generalmente se llevan a cabo utilizando cabinas de bioseguridad (BSC). u otro equipo de contención física.
El término «alta contención» se reserva para las prácticas e instalaciones BSL3 y BSL4.13 Ejemplos de agentes designados para trabajar en BSL3 incluyen Tuberculosis micobacterianaSARS-CoV-2 y virus de la fiebre amarilla, que tienen el potencial de causar enfermedades graves o letales después de la transmisión por aerosol.8 En comparación con BSL1 y BSL2, se pone más énfasis en las barreras primarias y secundarias en BSL3 para proteger al personal, la comunidad circundante y el medio ambiente. Para minimizar los riesgos asociados con la transmisión por aerosol, los trabajadores deben usar protección respiratoria, como máscaras N95 o respiradores purificadores de aire motorizados (PAPR), y todo el trabajo debe realizarse en un BSC o utilizando un dispositivo de contención primaria, como una centrífuga con rotor. junta y copas sellables. Las instalaciones BSL3 también deben emplear sistemas de ventilación avanzados con flujo de aire direccional negativo y medidas para limitar el acceso.
Los agentes BSL4 se consideran los patógenos más peligrosos, con un alto potencial de causar enfermedades potencialmente mortales, por lo general para las cuales no hay vacunas o tratamientos efectivos disponibles, o si una brecha en la biocontención crearía un riesgo grave para la comunidad dado que la mayoría de la población no está vacunado. Los patógenos BSL4 incluyen filovirus, como el virus Ébola y el virus Marburg, y los henipavirus. Trabajar de manera segura con agentes BSL4 requiere que las personas usen prácticas altamente especializadas y equipo de seguridad, como BSC Clase III 100 % contenido o trajes de presión positiva con suministro de aire de cuerpo completo. Las instalaciones BSL4 a menudo son edificios separados con instalaciones especializadas de ventilación y gestión de desechos y, por estas razones, solo existen 12 instalaciones operativas o planificadas en los Estados Unidos.17 Los laboratorios BSL4 operan con varias capas de redundancia de seguridad para garantizar la funcionalidad de los sistemas críticos de ingeniería de seguridad, como el manejo del aire y la descontaminación de efluentes, lo que se conoce coloquialmente como «ingeniería N + 2», lo que indica 2 sistemas de respaldo para cada unidad principal.
El gran salto en los parámetros de diseño de las instalaciones y las precauciones y prácticas de seguridad necesarias cuando se trabaja con agentes BSL3 y BSL4 requiere consideraciones y arreglos especiales para que los experimentos puedan realizarse de manera segura. La guía sobre el diseño y operación de instalaciones de alta contención es proporcionada principalmente por el Bioseguridad en Laboratorios Microbiológicos y Biomédicos en los Estados Unidos8 y el Manual de Bioseguridad en el Laboratorio publicado por la Organización Mundial de la Salud a nivel internacional.37
Si bien este artículo se enfoca en realizar trabajos en instalaciones BSL3, es importante señalar que las instalaciones BSL4 brindan un recurso alternativo para realizar estudios de SARS-CoV-2. Los laboratorios BSL4 tienen grandes huellas, generalmente están mejor financiados que la mayoría de los laboratorios BSL3 a través del apoyo de subvenciones de operaciones y reembolsos a través de grandes contratos gubernamentales e industriales, han establecido protocolos operativos estándar (SOP) que se pueden traducir de inmediato a patógenos más bajos que no son Agentes selectos como SARS-CoV-2, y tener acceso a tecnologías avanzadas y una gran cantidad de personal altamente calificado, incluido el personal de cuidado de animales, que puede realizar todos los niveles de investigación traslacional.
En comparación con las instalaciones BSL1 y BSL2, la supervisión regulatoria es más compleja para el personal que trabaja en las instalaciones BSL3, tanto dentro como fuera de la institución.11,13 Dentro de la institución, las prácticas de bioseguridad para el trabajo en la instalación BSL3 pueden ser supervisadas por varios departamentos o comités, como Salud y seguridad ambiental o Salud y seguridad ocupacional para la supervisión general del laboratorio y capacitación del personal, el Comité de bioseguridad institucional (IBC) para el trabajo que involucra ácidos nucleicos recombinantes, y el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales para trabajos con animales.11 Cualquier institución que reciba fondos de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) y realice trabajos con ácidos nucleicos recombinantes en BSL3 o BSL4 debe contratar a un oficial de seguridad biológica para supervisar las inspecciones de laboratorio, asesorar sobre bioseguridad y biocustodia e informar cualquier problema.22 Ninguna entidad federal supervisa los laboratorios de alta contención en los Estados Unidos y, según la naturaleza del trabajo que se realice, los laboratorios de alta contención están sujetos a las reglamentaciones descritas por una variedad de agencias, como los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades). CDC), Departamento de Defensa, NIH, Departamento de Agricultura de EE. UU. (USDA), Agencia de Protección Ambiental, Administración Federal de Drogas, Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional, Departamento de Transporte, Administración Federal de Aviación y Administración de Seguridad y Salud Ocupacional, además a los departamentos de salud estatales y locales.1,28 El trabajo con animales en BSL3 y BSL4 es supervisado por varias organizaciones, incluido el Servicio de Inspección de Sanidad Animal y Vegetal del USDA, la Oficina de Bienestar de los Animales de Laboratorio y AAALAC International. se clasifican como Agentes Selectos.5 Esta designación se aplica automáticamente a todos los patógenos BSL4 pero solo a algunos de los patógenos BSL3. Los ejemplos de BSL3 Select Agents incluyen bacterias como Yersinia pestis, Francisella tularensis, Bacillus Anthracisy brucela spp., y virus como el virus de la fiebre del valle del Rift, el virus de la encefalitis equina del este, el virus de la encefalitis equina venezolana, el virus de la influenza reconstruida de 1918 y el SARS-CoV. El trabajo con agentes selectos requiere el registro con los CDC y/o el USDA como parte del Programa federal de agentes selectos e implica una mayor documentación, procedimientos de seguridad e inspecciones periódicas.5,10 Estas regulaciones existen para garantizar la bioseguridad y la bioprotección, pero se requiere el esfuerzo de personas en múltiples niveles institucionales para que las instalaciones de alta contención sigan cumpliendo con los organismos de supervisión regulatoria correspondientes. Tal supervisión regulatoria conlleva una mayor carga burocrática en el manejo de especímenes generados en un laboratorio de alta contención, que requiere registros de seguimiento y firmas para la transferencia fuera del laboratorio de alta contención y todas las transferencias durante la vida útil del espécimen hasta su eliminación, que a menudo tiene especial requisitos
Más allá de los objetivos de un estudio experimental, la protección del personal contra la exposición accidental a patógenos (bioseguridad) y la prevención del escape de patógenos (bioseguridad) son 2 objetivos principales cuando se trabaja con patógenos en el BSL3.28 Se requiere que las instalaciones BSL3 tengan acceso limitado,8 y el personal se somete a una amplia capacitación, con un costo estimado de hasta $ 7000 por persona, y debe demostrar competencia en el trabajo con el agente BSL3 antes de que se les permita operar en las instalaciones por sí mismos.1 Por lo tanto, solo unas pocas personas seleccionadas están calificadas en un momento dado y pueden realizar un estudio con animales en el BSL3. Trabajar en el BSL3 puede ser agotador y el personal debe equilibrar el trabajo las horas necesarias para completar una tarea o experimentar tomando descansos apropiados para reducir los errores inducidos por la fatiga que podrían resultar en la exposición a patógenos. El EPI requerido en…
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