(A)의 안전주의 사항 및 운영 절차 BSL-4 실험실 3. 공중 생물학

본 프로토콜의 전반적인 목표는 연구원의 안전을 보장하는 동물 생물안전 4등급(BSL-4) 캐비닛 실험실의 에어로졸 절차에 대한 일반적인 이해를 제공하는 것입니다. 이 프로토콜을 시각화함으로써 유사한 시설의 설계를 구상 중인 보건 행정 관리자와 고위험 병원체 연구에 참여하는 외부 협력자들에게 복잡한 공정과 안전 구성 요소를 보여줄 수 있습니다. 에어로졸 실험을 위해 음압 3등급 생물안전 캐비닛을 사용하는 이 기술의 주요 장점은 실험실 인력이 양압복을 착용하지 않고도 안전하게 공기생물학 연구를 수행할 수 있다는 점입니다.

수석 에어로바이올로지스트로서, 본 실험실의 에어로졸 엔지니어인 Kyle Bohannon과 함께 절차를 시연하겠습니다. 운송 카트 도어와 운송 카트를 벽면을 통해 Class III 생물안전작업대(BSC)로 연결하는 RTP를 포함하여, 에어로바이올로지 절차에 사용되는 신속 이송 포트(RTP) 장비의 기능을 테스트하십시오. RTP를 제자리에 잠급니다.

각 비인간 영장류(NHP)에 대해 수행된 모든 물리적 조작, 투약 또는 일상적인 절차를 차트에 모니터링하고 기록하십시오. 추가 마취가 필요한 경우, 제거한 모든 캡, 사용한 바늘, 날카로운 도구 및 주사기를 손상성 폐기물 전용 용기에 폐기하십시오. 사용 후 바늘 캡을 다시 씌우지 마십시오.

마취된 NHPs를 운송 박스 뚜껑의 래치로 고정된 투명 용기에 담아 운송하십시오. 호흡기 라인을 통해 기압 저항 도어로 진입하여 전신 보호복을 착용한 연구원이 자유롭게 이동할 수 있도록 운송 용기를 이동식 카트에 실으십시오. 에어로졸 챌린지가 완료되면 NHP를 운송 카트에 넣고 NHP를 원래의 케이지로 복귀시키십시오.

비교의학 담당 직원이 동물을 준비하는 동안, 제염된 생물안전작업대의 기능을 테스트하십시오. Class III BSC의 음압이 지정된 범위 내에서 유지되는지 확인하십시오. Class III BSC에 잠재적인 누출이나 균열이 있는지 점검하십시오.

제균 처리된 Class III BSC에 부착된 합성 고무 장갑과 o-링에 취약한 부분, 찢어짐, 갈라짐 또는 건조 부식(dry rot)이 있는지 검사하십시오. 이 단계에서 Class III 생물안전작업대(BSC)는 오염되지 않은 상태입니다. 손상된 Class III BSC 합성 고무 장갑 및/또는 o-링을 교체하십시오.

침전 탱크(dunk tank)를 점검하고, 소독제가 표시된 수준(침전 배플 위 3인치 또는 탱크 내부의 표시선)까지 채워져 있는지 확인하십시오. 전도도 측정기를 사용하여 침전 탱크 내 소독제의 농도가 최소 3,500 microsiemens 또는 3.5 millisiemens인지 확인하십시오. 실험 완료 후 오염된 폐기물과 장비를 수거하거나, 실험에 필요하여 누락된 장비를 오토클레이브 포털을 통해 Class III BSC 내부로 1회 한정하여 전달할 수 있도록 Class III BSC 오토클레이브가 정상 작동하는지 확인하십시오.

해당 공정의 가혹한 조건을 견딜 수 있는 것으로 알려진 장비만 오토클레이브하십시오. 다른 항공생물학 장비의 기능성을 테스트하십시오. 예를 들어, 전자 연결부와 콘센트 등이 이에 해당합니다.

Class III BSC에 부착된 합성 고무 장갑 안에 장갑을 낀 손을 넣습니다. NHP 두부 전용 노출 챔버, 컨디셔닝 튜브 및 에어로졸 관리 플랫폼을 조립합니다. 에어로졸 발생기를 컨디셔닝 튜브에 연결하고, 공기역학적 입자 분석기를 NHP 두부 전용 노출 챔버에 연결합니다.

장착된 합성 고무 장갑에서 장갑을 낀 손을 뺍니다. 장착된 합성 고무 장갑에서 손을 뺄 때마다 개인용 장갑을 생물학적 위험 폐기물로 처리하십시오. 그다음, 노트북 컴퓨터에서 에어로졸 프로토콜 소프트웨어를 실행합니다.

적절한 NHP 머리 전용 노출 챔버, 에어로졸 발생기 및 바이오샘플러 유량을 비롯하여 행정 정보를 소프트웨어 메뉴에 입력하십시오. 신속 전달 포트를 통해 미리 준비된 병원체를 수령하고, 에어로졸 발생기에 해당 병원체를 채우십시오. 이제 Class III 생물안전작업대가 오염된 상태가 됩니다.

에어로졸 소프트웨어를 통해 에어로졸 발생기를 켭니다. 에어로졸 발생기에서 나온 병원체가 노출 챔버를 채우게 됩니다. 에어로졸 발생기를 끈 후, 챌린지 물질을 비우고 Class III 생물안전작업대 내부에 비치된 의료폐기물 전용 봉투에 폐기하십시오.

다음으로, 바이오샘플러에 수집 배지를 채우고, 채워진 바이오샘플러를 NHP 머리 전용 노출 챔버에 연결합니다. 적절한 진공 라인을 바이오샘플러에 연결하십시오. 외부 자극에 대한 무반응, 근긴장도, 그리고 안정적인 호흡수 및 심박수를 통해 NHP의 마취 깊이가 적절한지 확인합니다.

마취된 NHP를 RTP를 통해 Class III BSC 내부로 이동시킵니다. NHP를 노출 램프 위에 앙와위로 눕힙니다. 육안 확인과 휴대용 피험자 모니터를 통해 NHP의 활력 징후가 안정적인지 확인합니다.

제조업체의 프로토콜에 따라 실험 전 호흡 유도성 다이어그램(respiratory inductive plethysmography, RIP)을 보정하십시오. NHP의 복부와 가슴 주위에 호흡 유도성 다이어그램 밴드를 착용시키십시오. 밴드가 적절하게 장착되었는지와 전자 연결 부위가 단단히 고정되었는지 확인하십시오.

다음으로, NHP의 코 부분에 Numatech 보정 마스크를 씌웁니다. 그런 다음 NHP의 코 주변이 밀폐되었는지 확인합니다. 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 Numatech 보정 마스크로 RIP 밴드를 보정합니다.

완료 후, 캘리브레이션 마스크를 제거합니다. 호흡 파라미터를 기록하고 호환 프로그램을 통해 각 동물의 호흡 데이터를 내보냅니다. NHP 머리 전용 노출 챔버의 헤드 포털에 부착된 고무 덴탈 댐을 통해 NHP의 머리를 조심스럽게 통과시킵니다.

에어로졸 노출 동안 고무 치과용 댐이 비인류 영장류(NHP)의 목 주변을 밀폐하는지 확인하십시오. 각 노출 실행에 해당하는 목표 에어로졸 누적 부피와 필요한 장비 식별자를 소프트웨어에 입력하고 에어로졸 절차를 시작하십시오. NHP가 목표 누적 부피만큼 흡입하면 시스템이 종료됩니다.

RIP 밴드를 풀어서 NHP 옆 침대에 놓습니다. 1~2% 클로르헥시딘 용액에 적신 거즈로 NHP를 닦아내되, NHP의 눈 주변을 닦을 때는 주의하십시오. NHP의 머리 부분을 가볍게 두드려 과도한 용액을 제거합니다.

NHP를 RTP를 통해 ABSL-4 공기전파 실험실 내의 연구원들에게 다시 전달합니다. 에어로졸 발생기와 남은 챌린지 물질을 쓰레기, 일회용 장비 및 3/4 정도 채워진 손상성 폐기물 용기가 들어 있는 생물학적 위험 폐기물 봉투에 비웁니다. 에어로졸 바이오샘플러의 수집 배지를 적절하게 라벨이 부착된 수집 튜브에 옮겨 담습니다.

추정 흡입량을 결정하기 위한 적절한 바이오 분석을 위해 수집 튜브를 버킷 안의 젖은 얼음 위에 둡니다. 그리고 샘플 수집 튜브와 버킷을 RTP를 통해 전달합니다. Class III 생물안전작업대는 동물 생물안전 4등급(BSL-4) 실험실 내에 있는 음압 상태의 밀폐형 스테인리스강 작업대입니다.

재료는 ABSL-4 캐비닛 실험실에서 근무하는 직원이 5% 4급 암모늄 화합물 이중 소독액이 담긴 캐비닛 하단 장착 스테인리스강 탱크(dunk tank)를 통해 생물안전작업대(BSC) 내부로 반입합니다. BSC는 캐비닛 실험실과 ABSL-4 슈트 실험실을 구분하는 벽면에 설치되어 있으므로, 운반 카트와 RTP를 사용하여 슈트 실험실 측에서도 재료, 동물 및 바이러스 병원체를 BSC로 이동시킬 수 있습니다. 운반 카트의 문이 ABSL-4 슈트 실험실 방향으로 열리면, 해당 Class III 생물안전작업대는 오염된 것으로 간주합니다.

BSC 내부의 물품은 다양한 종류의 합성 고무 장갑을 착용한 직원이 외부에서 조작할 수 있습니다. 감염성 시료를 제외한 이러한 물품들은 이중 도어 오토클레이브를 통한 멸균 또는 덩크 탱크(dunk tank)를 통한 소독 후 BSC에서 반출됩니다. 3등급 생물안전작업대와 바이오 에어로졸 장비가 적절하게 작동하는지 확인함으로써, 직원의 안전에 필수적인 안전하고 적절한 운영 환경이 유지됩니다.

이러한 절차와 관행을 엄격히 준수함으로써, 프레더릭 통합 연구 시설(Integrated Research Facility, Frederick)에서 수행된 바이오 에어로졸 연구 기간 동안 실험실 내 감염 사례는 기록되지 않았습니다. 이 기술을 숙달하면 효율적인 시간 내에 수행이 가능하여, 하루에 여러 마리의 비인간 영장류에게 노출시킬 수 있습니다. 이 절차를 수행하는 동안 적절한 마취 깊이를 유지해야 함을 기억하십시오.

정상 상태의 진정 처리가 이루어지지 않으면, 플레티스모그래피 데이터 수집이 훨씬 더 어려워집니다. 본 절차 이후에 토끼나 생쥐와 같은 더 작은 종을 대상으로 하는 다른 항공생물학 실험을 수행할 수 있습니다. 이 기술은 항공생물학 연구자가 온도, 상대 습도 및 바이오샘플러 효율과 같이 선량 측정에 영향을 미치는 변수를 제어하여 정확한 흡입 선량을 전달할 수 있는 기반을 마련해 줍니다.

이 영상을 시청한 후, 여러분은 항공생물학 실험 중에 적용되는 생물안전 예방 조치에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다. 장갑을 여러 번 교체하는 것과 같은 예방 조치를 통해 실험실 내 감염 가능성을 줄일 수 있습니다.