Что такое виварий
Виварий (от лат. vivarium – «место для жизни») – это специализированное здание или комплекс помещений, предназначенный для содержания и разведения лабораторных животных с целью проведения научных исследований, в том числе доклинических испытаний. Виварий – это научная лаборатория, в которой могут производится фундаментальные научные исследования, доклинические испытания лекарств и вакцин, тестирование безопасности продукции, изучение болезней и разработка методов лечения. Виварии также могут использоваться в образовательные целях в университетах и медицинских институтах для обучения студентов и будущих ветеринаров. Многие виварии не только проводят эксперименты, но и специализируются на разведении чистых линий животных с известным генетическим фоном. Это необходимо для обеспечения стандартизации и воспроизводимости экспериментов. В зависимости от решаемых задач виварии предназначены для содержания грызунов: мышей, крыс, морских свинок, хомяков, а также кроликов, более крупных животных: кошек, собак, свиней, приматов. Существуют также виварии, в которых содержатся рыбы или птицы. Работа вивария регламентируется множеством национальных и международных стандартов, такими как ГОСТы, GLP (Good Laboratory Practice / Надлежащая лабораторная практика), ветеринарные нормы, санитарно-эпидемиологические правила, правила биобезопасности, этические нормы.
Требования к условиям содержания
Для содержания лабораторных животных требуется строгий ветеринарный контроль, стерильность и чистота, сбалансированное питание, соблюдение контролируемых условий среды: температуры, влажности, освещения (включая режим дня и ночи), уровня шума. В соответствии с санитарными правилами и нормами СанПиН 3.3686-21 «Санитарно-эпидемиологические требования по профилактике инфекционных болезней» виварии для содержания лабораторных животных размещаются в отдельно стоящих зданиях или отдельных помещениях научно-исследовательского института, лаборатории. При размещении вивария в лабораторном корпусе организации помещения вивария изолируются от помещений иного назначения, в том числе административных и бытовых помещений организации. При планировке и размещении помещений вивария обеспечивается соблюдение принципа разделения площадей на «чистые» и «грязные» помещения и предусматриваются условия, исключающие встречные или перекрестные потоки перемещений оборудования, инвентаря, материалов, персонала вивария, лабораторных животных с различной степенью эпидемиологической опасности из «грязных» в «чистые» помещения.
Состав «чистых» и «грязных» помещений
В составе «чистых» помещений вивария предусматриваются помещения приема, карантина и адаптации вновь поступающих животных, помещения экспериментальных животных, помещение манипуляционной для изучения обменных процессов, взятия проб для анализа, операционная с предоперационной для экспериментальных работ, требующих особых условий, помещения хранения обеззараженного инвентаря для ухода за животными: клеток, поилок, посуды для кормов, оборудования, помещения для хранения и приготовления кормов для животных. В составе «грязных» помещений вивария предусматриваются помещение (или отделение) для мойки и дезинфекции оборудования и инвентаря, помещения изоляторов, предназначенные для содержания подозрительных по инфекционным заболеваниям животных или больных животных, холодильное помещение или холодильная камера для сбора и хранения трупов животных, отходов, помещения для персонала вивария – душевая, туалет и гардеробная.
Воздушные шлюзы и логика потоков
Между помещениями различных классов чистоты для разделения воздушных сред помещений при входе в них устанавливаются воздушные шлюзы, которые служит для перехода персонала, перемещения материалов и животных. Логика перемещения оборудования, инвентаря, материалов, персонала вивария, лабораторных животных с различной степенью эпидемиологической опасности из «чистого» в «грязное» будет определяться в первую очередь планировочными решениями, которые были реализованы при организации вивария. Существует две основные, принципиально отличных друг от друга схемы организации вивария, при которых помещения, предназначенные для содержания подопытных животных, могут выходить в один общий коридор или располагаться между двумя коридорами и иметь выходы в каждый из них.
Однокоридорная планировка
При однокоридорной планировке «грязные» и «чистые» службы располагают в разных концах коридора. При этом, так как невозможна изоляция «грязных» и «чистых» потоков, допускается использование одного и того же помещения/коридора для той или другой цели, но только при условии, что оно будет дезинфицироваться каждый раз после прохождения по нему «грязного» потока. Соответственно, движение «заразного» и «чистого» материалов должно быть разделено во времени. При однокоридорном планировочном решении с двунаправленный потоком, коридор занимает около 17% общей площади и больше площади отводится на содержание животных. Кроме того, возможно также размещение помещений для содержания животных по обе стороны коридора.
Двухкоридорная планировка
Организовать потоки так, чтобы исключить встречные или перекрестные потоки удобнее всего при двухкоридорном планировании помещений вивария, когда по одному коридору («чистому») поступают корма, прошедшие карантин животные, входят перед началом работы с животными сотрудники в чистой спецодежде и сменной обуви. По другому («грязному») коридору удаляют несъеденные корма и навоз, выносят трупы животных, выходят сотрудники после работы с животными. При двухкоридорном планировочном решении, коридоры занимают около 33% общей площади вивария. При организации вивария двухкоридорные системы более предпочтительны, чем однокоридорные.
Конвенциональные и SPF-животные
По уровню санитарного контроля содержащихся в виварии животных различаются конвенциональные животные и SPF-животные. Конвенциональные животные – это обычные животные, содержащиеся в открытых вивариях, которые обладают естественной микрофлорой, а также врождённым и приобретённым иммунитетом. Животных данной группы используют в рутинных исследованиях и кратковременных экспериментах. SPF-животные (от англ. specific pathogen free) – это животные, свободные от специфицированного международными ветеринарными ассоциациями спектра патогенов. У SPF-животных практически отсутствует приобретённый иммунитет, что определяет специфические условия их содержания (виварий с санпропускником, фильтрация воздуха, ограничение доступа, технологическое зонирование). Основное отличие состоит в том, что в SPF-вивариях строго следят за отсутствием более 40 видов патогенов, а в конвенциональных – только за 10 основными.
Требования к помещениям для конвенциональных животных
Ключевые требования к помещениям и оборудованию для содержания конвенциональных животных состоят в обязательно зонировании потоков (людей, животных, кормов, отходов, чистого и грязного оборудования) для предотвращения перекрестного заражения, поддержании температуры (20-24°C), влажности (40-70%) и обеспечение 10-15 кратного воздухообмена в час, преобладании давления в чистых зонах над грязными, использовании клеток и стеллажей соответствующих виду и размеру животных. Организация вивария для конвенциональных животных – это создание стандартизированной, контролируемой и этичной среды. Такой подход является краеугольным камнем для получения качественных и воспроизводимых научных данных в доклинических исследованиях, биомедицине и фармакологии. Все процессы должны быть регламентированы, а персонал – высококвалифицированным.
Организация SPF-вивария
Ключевой принцип организации вивария с SPF-животными – предотвращение проникновения патогенов извне и перекрестного заражения внутри вивария. Виварий делится на зоны с возрастающим уровнем чистоты: «грязная» зона: вход в виварий, гардероб уличной одежды; барьерная зона: санпропускник, душевые, раздевалки, где персонал принимает душ и переодевается в стерильную спецодежду (халат, брюки, шапочка, маска, перчатки, бахилы), «чистая» зона: помещения для содержания животных, комнаты для проведения экспериментов, коридоры, помещения для хранения чистого корма, подстилки, оборудования. В «чистых» зонах и комнатах с животными создается и поддерживается положительное давление воздуха относительно коридоров и «грязных» зон. Все животные содержатся в индивидуальных вентилируемых клетках (ИВК): это «золотой стандарт» для SPF-содержания. Каждая клетка или стойка с клетками имеет собственную замкнутую систему вентиляции с HEPA-фильтрацией на входе и выходе воздуха. Это создает микробарьер и защищает животных даже внутри одной комнаты. Для стерилизации всего, что попадает в барьерную зону: корм, вода, подстилка, клетки, оборудование используются автоклавы. Дезинфекционные барьеры: тамбур-шлюзы и передаточные окна оборудуются системами блокировки одновременного открывания дверей, а окна-шлюзы – УФ-облучателями. Все манипуляции с животными: смена клеток, эксперименты, проводятся в ламинарном боксе с вертикальным или горизонтальным потоком стерильного воздуха. Для стерилизации всего, что попадает в барьерную зону: корм, вода, подстилка, клетки, оборудование, виварий с SPF-животными оборудуется автоклавами.
Заразные зоны
Для работы с заразными биологическими агентами (бактерии, вирусы, грибы, паразиты), которые могут представлять опасность для здоровья людей и животных в вивариях организуются специально оборудованные и изолированные помещения – заразные зоны. Заразная зона физически отделена от других помещений вивария. Это может быть отдельный бокс, комната или целый этаж/блок с системой шлюзов. Воздух в заразной зоне находится под пониженным давлением по отношению к соседним помещениям и коридору. Весь воздух, удаляемый из заразной зоны, проходит через HEPA-фильтры. Перед входом персонал снимает уличную одежду и обувь, надевает специальную рабочую форму (халат/комбинезон), бахилы, перчатки, респиратор или противогаз, защитные очки/маску. Санпропускники, тамбур-шлюзы, системы вентиляции, водоснабжения и канализации заразных зон оборудуются в соответствии с требованиями СанПиН 3.3686-21 для лабораторий 2 – 4 уровня, осуществляющих работу с патогенными биологическими агентами (ПБА) III – I группы патогенности соответственно.
Оборудование вивария
Для оснащения вивария используется специализированное оборудование. Комплексное оснащение вивария – это сложная задача, требующая учета вида животных, целей исследований (разведение, содержание, хирургия, эксперименты) и строгих нормативов GLP (Надлежащая лабораторная практика) и биоэтики. Для содержания животных используются клетки, которые размещаются на стеллажах или в стойках. Площадь пола клетки, необходимая для размещения животных, указана в нормативных документах, в частности, в РД-АПК 3.10.07.02-09 «Методические рекомендации по содержанию лабораторных животных в вивариях научно-исследовательских институтов и учебных заведений». Для конвенционального содержания мелких лабораторных грызунов (мыши, хомяки) используются клетки из полипропилена, укомплектованные поилками (бутылочками) и кормушками. Для содержания SPF-грызунов используются индивидуально вентилируемые клетки (ИВК). Крышки клеток представляют собой колпаки с входными и выходными отверстиями для подачи воздуха и фильтрами. Используются клетки как из полипропилена, так и из поликарбоната, либо из полисульфона, которые автоклавируются при разных температурах и обеспечивают разный уровень безопасности. Системы индивидуально вентилируемых клеток предназначены для содержания лабораторных зараженных животных и животных SPF-категории. Такие системы позволяют избежать контаминации животных или персонала, защищают от пыли и аллергенов, способствуют созданию оптимального микроклимата в каждой отдельной клетке. Система ИВК представляет собой вентиляционный блок и присоединяемый к нему один или несколько стеллажей с ИВК клетками. В зависимости от модели на стеллаже может размещаться от 20 (5 рядов по 4 клетки) до 112 клеток (7 рядов по 8 клеток, 2 стеллажа). Для содержания более крупных животных – кошек, собак, приматов, используются клетки из нержавеющей стали. Дверцы оснащены задвижкой с защитой от открытия лапой животного. Каждая клетка укомплектована поддоном для сбора отходов, кормушкой и держателем этикетки. Для удобства перемещения по лаборатории система клеток оснащена роликами со стопперами. Крупных животных: овец, свиней, коров содержат в трансформируемых клетках (загонах) с решетчатым полом. При периодической смене клеток животные 1-2 раза в неделю пересаживаются в заранее продезинфицированные клетки с подготовленной подстилкой, кормушками и поилками. Грязные клетки вместе с подстилкой, кормушками и поилками передаются в дезинфекционно-моечное отделение для их последующей обработки. Для чистки клеток и смены подстила используются специальные станция для чистки клеток с фильтрующей вытяжной системой, а также станции для наполнения клеток подстилом. В качестве оборудования для мойки клеток для лабораторных животных, бутылочек и прочего инвентаря вивария применяются моечные машины с фронтальной загрузкой и выдвижной корзиной из нержавеющей стали на роликах. Для стерилизации клеток, инвентаря, подстилки, инструментов и корма используются автоклавы проходного типа, которые монтируются в дезинфекционно-моечном отделении на границе грязной и чистой зон.
Заключение
Виварии должны быть оборудованы локальной системой канализации, включающей в себя все ступени механической и биологической очистки, в связи с потенциальной опасностью перерабатываемых отходов, образующихся в процессе работы вивария. Составление спецификации оборудования для конкретного вивария требует глубокого анализа задач, которые в нем будут решаться, с учетом видов животных, с которыми предстоит работать. Компания ПрофЛаб выполняет работы по проектированию вивариев с полным оснащением современным оборудованием.
Автор статьи: В.К. Густылев, ведущий инженер отдела проектирования ООО «ПрофЛаб»
