Биологический риск — сочетание вероятности возникновения вредного воздействия и степени вредного воздействия в тех случаях, когда источником такого воздействия является биологический агент
Оценка величины биориска — процесс оценки биориска, обусловленного биологической опасностью, учитывающий адекватность любых существующих механизмов контроля, а также включающий принятие решений
Управление биорисками — обеспечение организационного управления в лабораториях с целью минимизации рисков, обусловленных биологическими материалами.
Уровни управления биологическими рисками
1. Административный:
• государственное и международное регулирование;
• нормативная и законодательная национальная база — Законы РФ, Распоряжения Президента РФ, Постановления Правительства, приказы и распоряжения министерств, Технические регламенты и Стандарты.
Рекомендательная часть
Нормативная и законодательная международная база.
Нормативная база учреждений, проводящих медико-биологические исследования. Приказы и распоряжения руководства, создание отделов специальной техники безопасности, комитетов по биобезопасности и т.д.
Информирование населения о биологических угрозах и мерах противодействия.
проектирование и строительство лабораторий для проведения биомедицинских исследований, предусматривающее защиту на всех этапах исследований и безопасную утилизацию отходов в зависимости от уровня биологической опасности;
использование валидированного оборудования для обеспечения безопасности персонала, населения и окружающей среды, например боксов биологической безопасности;
использование средств индивидуальной защиты персонала;
применение средств иммунопрофилактики для специалистов лабораторий и населения.
подбор квалифицированного персонала;
тестирование на профессиональную пригодность и выявление потенциальной возможности возникновения угрозы неправомерного действия со стороны сотрудников биомедицинских лабораторий — хищение биологических материалов в террористических и экономических целях (продажа конкурентам);
планирование медико-биологических экспериментов и одобрение их комитетами по этике, комитетами биобезопасности
обязательное обучение специалистов, участвующих в экспериментах, — плановое, периодическое, внеплановое, «на рабочем месте»;
создание системы вузовского и постдипломного образования специалистов по управлению биологическими рисками;
овладение практическими навыками ликвидации биологических аварий.
ЛОКАЛЬНЫЙ ЭТИЧЕСКИЙ КОМИТЕТ ПРИ ФГБУ «НМИЦ ТИО ИМ. АК. В.И. ШУМАКОВА» МИНЗДРАВА РОССИИ
Цель - обеспечение безопасности в отношении здоровья и прав лиц, принимающих участие в клинических исследованиях лекарственных препаратов для медицинского применения, медицинских технологий, медицинских изделий и др.
формирование моральной ответственности ученых за планирование, проведение и использование результатов медико-биологических исследований.
ПЛАНИРУЯ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕОБХОДИМО ПОЛУЧИТЬ ОТВЕТЫ НА РЯД ВОПРОСОВ И РАЗРАБОТАТЬ ПРОГРАММУ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Позволяют ли национальные и международные и правила проводить подобные исследования
Достаточна ли квалификация и практический опыт исследователей для обеспечения качества и безопасности работы
3. Имеет ли организация, планирующая работу, соответствующие разрешения регуляторных органов по работе с биологическим материалом
4. Имеются ли риски при работе с выбранным биологическим материалом
5. Известны ли свойства и характеристики биологических агентов с точки зрения их безопасности
6. Имеется ли в организации необходимое оборудование, обеспечивающее безопасность с учетом опасности выбранных биологических агентов
7. Оправданы ли финансовые затраты организации для обеспечения биологической безопасности планируемыхисследований
7. Согласованы ли исследования с этическим комитетом организации и отделом биологической безопасности
8. Существуют ли морально-этические проблемы при получении результатовисследований
Инфекционный контроль (ИК) - это комплекс мероприятий для того, чтобы предотвратить передачу биологических агентов в микробиологических лабораториях, лечебных учреждениях и биотехнологических производствах и снизить риск распространения инфекции
цель– минимизация риска возникновения и распространения инфекций
Уровни инфекционного контроля:
1. Управленческий (программный) уровень ИК — для организации системы управления реализацией инфекционного контроля в микробиологических лабораториях;
2. Административный контроль – для снижения риска воздействия инфекции, заражения и развития заболевания на основе соответствующей политики и практики;
3. Инженерно-технический контроль – для снижения концентрации биологических агентов в воздухе в тех местах, где зараженность воздуха наиболее вероятна;
4. Личная защита органов дыхания – для защиты персонала, который вынужден работать в условиях зараженного воздуха.
Обеспечение микробиологической безопасности биотехнологических производств
Применение разрешенного для использования штамма или ассоциативных культур
Присутствие сопутствующей микрофлоры в процессе производства и в готовом продукте в количестве, разрешенном регламентом
отсутствие среди сопутствующей микрофлоры патогенных микроорганизмов, инфицирующих производственный процесс и готовый продукт
Соблюдение разработанных гигиенических нормативов по содержанию живых клеток микроорганизмов в производственной и селитебных зонах
Микробиологический контроль производства
Контроль чистоты и активности посевного материала
Контроль стерильности подготовленной питательной среды для культивирования
Контроль стерильности поступающего на все стадии технологического процесса воздуха
Контроль микробиологической чистоты готового продукта
Биологический аэрозоль – аэрозоль, в котором дисперсной фазой являются частицы, несущие на себе инактивированные или жизнеспособные клетки микроорганизмов, продукты их метаболизма, а также споры микроорганизмов и пыль растений
Задачи исследования воздушной среды:
Выявление источников загрязнения воздушной среды;
Определение состава организованных выбросов, общеобменной вентиляции и неорганизованных выбросов производства;
Определение зависимости степени загрязнения воздушной среды от особенностей технологического процесса, оборудования и эффективности коллективных средств защиты
Разработка и осуществление мероприятий по улучшению условий труда работающих, предупреждение загрязнения окружающей среды
Основные санитарно-гигиенические характеристики воздуха
Концентрация производственного штамма
Концентрация посторонней микрофлоры
Видовой состав посторонней микрофлоры
1 класс – оптимальные условия и характер труда
2 класс – допустимые условия, при которых уровень опасных и вредных производственных факторов не превышает установленных гигиенических нормативов на рабочих местах
3 класс – вредные и опасные условия и характер труда
1 степень – условия и характер труда, вызывающие функциональные нарушения, которые при раннем выявлении и прекращении воздействия носят обратимый характер
2 степень – условия и характер труда, вызывающие стойкие функциональные нарушения, рост заболеваемости с временной утратой трудоспособности
3 степень – условия и характер труда с повышенной опасностью развития профессиональных заболеваний
Обеспечение здоровых и безопасных условий труда
Соблюдение системы стандартов безопасности труда
Строгое ведение технологических режимов производства
Выполнение рекомендаций, разработанных на основе изучения и эксплуатации существующих биотехнологических производств
Безопасная организация рабочих мест и производства в целом
Правильное поведение персонала
Соблюдение общей и личной гигиены
Классы опасности микроорганизмов-продуцентов и готовых продуктов
1 класс – чрезвычайно опасные микроорганизмы, обладают выраженным общетоксическим и аллергенным действием
2 класс – высокоопасные, могут оказывать сильное аллергенное и общетоксическое действие
3 класс – умеренные, обладают слабым общетоксическим и аллергенным действием
4 класс – малоопасные, практически не обладают аллергенным и общетоксическим действием
Степень вирулентности LD50 – летальная доза вещества (мг/кг), вызывающая при введении в организм гибель 50% животных
Токсигенность – способность микроорганизмов синтезировать и выделять в окружающую среду токсичные для теплокровных животных экзотоксины
Токсичность – способность микроорганизмов синтезировать токсичные для теплокровных животных эндотоксины, освобождающиеся при лизисе клеток
При комплексной токсико-гигиенической оценке биологической активности штаммов и продуктов их жизнедеятельности определяется:
Токсичность штаммов (острая, подострая, хроническая)
Канцерогенные свойства
Мутагенные свойства
Тератогенные свойства
Гонадотоксические свойства
Эмбриотоксические свойства
Аллергенные свойства
Показателями опасности непатогенных микроорганизмов является:
Токсичность
Токсигенность
Транзиторное микробоносительство (диссеминация во внутренних органах макроорганизма)
Иммуногенность
Дисбиотическое действие
Критерии высокой опасности штамма (1 класс опасности):
Величина LD50 при введении микроорганизма в желудок мышей менее 107, а при внутрибрюшинном – менее 105 клеток на одно животное
Выраженная токсичность – величина LD50 при введении убитой нагреванием культуры менее 106 клеток на животное
Выраженная токсикогенность – величина LD50 при внутрибрюшинном введении фильтрата менее 0.5 мл на животное
Сенсибилизация биологическая — приобретение организмом специфической повышенной чувствительности к чужеродным веществам — аллергенам, повышение его чувствительности к воздействию раздражителей
Иммуномодуляция (иммунокоррекция) -это временное повышение или снижение тех или иных показателей иммунитета
Иммуногенность -это способность антигена вызывать иммунный ответ, а антигенность - это способность антигена связываться с антителом. Иммуногенность - это способность антигена инициировать иммунную систему к формированию эффекторов, нейтрализующих антигенную чужеродность.
Оценка антигенности м/о – определение иммунных тел м/о в реакциях агглютинации и фагоцитоза нейтрофилами крови
Реакция фагоцитоза – подсчитывается формула крови сенсибилизированных и контрольных животных и определяется доля фагоцитирующих нейтрофилов и индекс активности фагоцитоза (отношение общего числа фагоцитированных клеток микроба и числа фагоцитирующих нейтрофилов)
Оценка иммуномоделирующего эффекта - определение в крови и лимфоидных органах содержания лимфоцитов и их популяций, Т- и В-лимфоцитов.
Пороговая концентрация м/о – вызывает сенсибилизацию 30% животных, увеличение иммунного ответа организма и достоверное изменение неспецифического иммуномодулирующего действия.
Определение дессиминации во внутренних органах
В конце хронического эксперимента
Через две недели после его окончания (период восстановления)
Пороговая концентрация – минимальная доза или концентрация, при которой через 2 недели после окончания хронического эксперимента исследуемый м/о высевается из внутренних органов или в них обнаруживаются патоморфологические изменения
Величина ПДК устанавливается исходя из лимитирующего порога хронического действия м/о (иммунотоксического, дисиотического и диссеминации во внутренних органах)
Коэффициент запаса при определении ПДК в воздухе рабочей зоны – 10
Коэффициент запаса при определении ПДК в атмосферном воздухе - 100
История культивирования животных клеток
1 этап – признание идеи о возможности культивирования животных клеток в условиях in vivo
2 этап – культивирование животных клеток как необходимой среды для роста и размножения фильтрующихся вирусов и практическое получение значимых количеств вирусного материала для нужд вирусологии и практической медицины
3 этап – возможность влияния на геном животной клетки, с целью получения гибридных клеток с желаемыми свойствами. Возникновение гибридомной технологии и метода получения моноклональных антител
Подходы и методы:
1. Методики получения клеток, свободных от экзогенных прокариотов и грибов.
2. Методики разработки среды, в которых рост «вырезанных из ткани» или изолированных клеток не подавляется.
3. Методики наблюдения за клетками в динамике их развития.
4. Методики непрерывного культивирования культур клеток животных in vitro и поддержания их свободными от других биологических агентов.
Основная концепцией, теория Клода Бернара
Клетка вне организма животного будет стремиться поддерживать свой внутренний гомеостаз, наряду с живым организмом
Клетка вне организма способна к росту и делению, в случае сходства условий ее существования внутри и вне организма
Существует реальная возможность обеспечения животной клетки условиями для ее жизнедеятельности, максимально приближенных к условиям in vivo
Основные открытия в технологии клеточных культур
Использование антибиотиков, которые ингибируют рост контаминантов
Использование трипсина для высвобождения клеток из тканевой матрицы
Использование сред с определенным химическим составом.
Использование культуры клеток
Модельные системы для исследования основ клеточной биологии, взаимодействия между клетками и агентами, вызывающими заболевание, влияние лекарственных препаратов на клетки, процессов и запуска процессов старения, исследований питания
Тесты на токсичность
Исследование новых лекарственных средств, косметических средств, детергентов и т.д.
Онкологические исследования
исследование функции различных химических веществ, вирусов и радиации на превращение культивируемых клеток в раковые клетки
Вирусология
культивирование вирусов, также используется для изучения их инфекционного цикла.
Генетическая инженерия
производство коммерческих белков, крупномасштабное производство вирусов для выпуска вакцин
Генная терапия
Клетки, обладающие функциональным геном, могут быть заменены клетками, обладающими нефункциональным геном
Иммунология - гибридомная технология: клетки, синтезирующие интересующие ученых антитела, подвергают процедуре слияния с клетками миеломы. Полученные гибридомы позволили наладить производство моноклональных антител
Биотехнология - культуры клеток используются в биотехнологии как источник различных секретируемых веществ: гормонов, интерферона и т. д.
Эмбриология, развитие и дифференцировка клеток - использование клеточной культуры позволяет изучать дифференцировку клеток in vitro. Поиск корреляции между внешним стимулом на клеточную культуру и морфобиохимическим ответом клеток.
Преимущества метода клеточных культур:
Прижизненное наблюдение за клетками, их морфологическими и биохимическими особенностями различными методами, в том числе с использованием световой микроскопии.
Возможность оценки состояния клетки «прижизненно», а не «post faсtum», как в случае с опытами на животных.
Возможность изменения условий культивирования, что дает широкие возможности в оценке факторов, влияющих на клеточный метаболизм.
Оценка и получение результатов, при использованием небольшого количества клеточного материала, что снимает проблему использования большого количества животных.
5. Использование клеточной культуры снимает множество этических проблем, связанных как с использованием большого количества клинического материала, так и при тестировании потенциально опасных и токсических веществ.
6. Клеточная культура доступна для различных биохимических манипуляций, в том числе с ядами, гормонами, токсинами, радиоактивными соединениями и т.д.
7. При использовании клеточной культуры оценивается прямое воздействие исследуемого вещества, без опасения, что оно будет метаболизировано печенью или почками.
8. Становится возможным рассчитать точную концентрацию тестируемого вещества, вызываемого тот или иной эффект.
Животные клетки гораздо сложнее культивировать in vitro
Требуются более сложные по составу питательные среды.
2. Клетки очень чувствительны к механическим воздействиям.
3. Рост клеток происходит преимущественно после прикрепления к поверхности.
4. Культуры имеют низкую скорость роста.
Типы животных клеток, которые культивируют in vitro:
соединительной ткани – фибробласты; скелетной – кость и хрящи;