BİYOGÜVENLİK SEVİYE 3 LABORATUVARLARI VE ÖZELLİKLERİ

DOÇ. DR. FATIMA YÜCEL

DR. HİVDA ÜLBEĞİ POLAT

DR. ESİN AKÇAEL

TÜBİTAK MAM GMBE, GEBZE/ KOCAELİ

 BİYOGÜVENLİK SEVİYE 3 LABORATUVARLARI VE ÖZELLİKLERİ

 Biyogüvenlik kavramı; öncelikle insan sağlığı için potansiyel biyolojik risk taşıyan materyaller, mikroorganizmalar veya bunların hücresel ya da toksik bileşenleri ile yapılan çalışmaların insan, hayvan ve çevre için güvenli şekilde sürdürülmesini sağlamak üzere laboratuvar tasarımı, alt yapı, ekipman ve sistemlerle uygulama ve tekniklerin oluşturduğu kombinasyon şeklinde tanımlanabilir. Biyogüvenliğin amacı; çalışanın kendisini, birlikte çalıştığı kişi ve çevreyi olası biyolojik tehlikelerden korumaktır.

Dünya Sağlık Örgütü (WHO) biyogüvenlik açısından mikroorganizmaları incelemiş ve dört risk grubuna ayırmıştır. Bu sınıflandırma yapılırken mikroorganizmanın konakçı varlığı ve özellikleri, patojenitesi, enfeksiyon dozu, bulaş yolu, toplum sağlığına etkileri, korunma ve tedavisinin bulunup bulunmadığı gibi kriterler göz önüne alınmıştır. Çalışılacak biyolojik ajanın bulunduğu risk grubuna göre gerekli olan korunma önlemleri de değişmekte buna bağlı olarak biyogüvenlik seviyesi ve laboratuvar tasarım ihtiyaçları ortaya çıkmaktadır. Biyogüvenlik laboratuvarları için biyolojik ajanların risk gruplarına paralel olarak dört farklı seviye belirlenmiştir. Buna göre Biyogüvenlik Seviye 1 (BSL-1) ve Biyogüvenlik Seviye 2 (BSL-2) “Temel laboratuvarlar”dır. Korunma (tecrit) önlemlerinin arttırıldığı Biyogüvenlik seviye 3 (BSL-3) ve Biyogüvenlik seviye 4 (BSL-4) ise “Maksimum Tecrit Laboratuvarı” olarak adlandırılır.

BSL-1 laboratuvarlarında, bireysel ve toplumsal riski olmayan veya oldukça düşük olup hastalık oluşturmayan 1. risk grubu mikroorganizmalarla çalışılır. BSL-2’de çalışılan risk 2 grubu mikroorganizmalar; orta bireysel riske ve düşük toplumsal riske sahip, insan ve hayvanda hastalık oluşturabilen ancak çevre, laboratuvar çalışanları, evcil hayvanlar ve halk sağlığına ciddi düzeyde tehdit oluşturmayan mikroorganizmalardır. Risk grup 3’de yüksek bireysel risk, orta ve düşük toplumsal risk söz konusudur. İnsan ve hayvanlarda ölümcül olabilecek ciddi hastalık etkeni olmakla birlikte tedavi ve korunma yöntemleri bulunur. Bu gruptaki BSL-3 laboratuvarları klinik, teşhis, öğretim, araştırma veya üretim tesislerine uygulanabilir. Risk grup 4’de yüksek bireysel risk ve toplumsal risk vardır. İnsan ve hayvanlarda ciddi hastalık etkeni olup aynı zamanda infekte kişiden bir diğerine doğrudan veya dolaylı olarak kolaylıkla bulaşabilen yani toplum sağlığını tehdit eden buna karşılık etkili tedavi ve korunma yolu genellikle bulunmayan mikroorganizmalar bu grupta yer alır ve maksimum korunmanın ve izolasyonun gerekli olduğu BSL-4 laboratuvarlarında çalışılmalıdır.

Bir BSL-3 laboratuvarının kurulumunda önemli aşamalar; planlanan araştırma veya laboratuvar faaliyetleriyle ilgili risklerin tasarım öncesi değerlendirilmesi, tasarım ve inşaat, testler ve devreye alma, doğrulama (validasyon) ve sertifikasyon sonrasında işletme ve idamesidir. Laboratuvar işletimi için mühendislik işleri ve planlanan çalışmalarla ilgili laboratuvar uygulamaları için Standart Operasyon Prosedürleri (SOP) de inşaat aşamasından itibaren oluşturulmaya başlanmalıdır.

Laboratuvar Tasarımı ve İnşaatı

BSL-3 laboratuvarları; çalışma koşulları ve altyapı olarak, BSL-1 ve BSL-2 laboratuvarlarından önemli farklılıklara sahiptir. BSL-3’lerde yapılan çalışmalar yüksek güvenlik koşullarında ve tüm detayları planlanmış olarak yürütülmelidir. BSL-3 laboratuvar tasarımının uluslararası biyogüvenlik standartları ile risk ve maliyet ilişkileri göz önüne alınarak optimize edilmesi gerekir. Tüm iş akış planları ve ekipman listeleri bu aşamada yapılmalıdır.

BSL3 laboratuvar kurulumunun başarısı ilk basamaktan itibaren farklı disiplinlerden uzmanların (Biyogüvenlik Uzmanı, Sağlık Bilimleri, Mühendislik Bilimleri vb.) ortak çalışmasını gerektirmektedir. Yapılan çalışmalar; TS EN 12128, Centers For Disease Control and Prevention (CDC), National Institute of Health (NIH), Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories (BMBL), United States Department of Agriculture(USDA), ISO14644-1:2015 Temiz Oda Standardı vb. standartlara uygun olarak yürütülmelidir.

BSL-3 laboratuvar tasarımı genel olarak; havalandırma (HVAC; Heating, Ventilation and Air Conditioning) sistemi, egzost filtrasyon sistemi, vakum ve gaz sistemleri, yangın sistemi, kontrollü personel geçiş sistemi, kirli ve temiz malzeme yönetim sistemi, biyogüvenlik kabinleri, atık dekontaminasyon sistemi, çift kapılı otoklav ve varsa hayvan izolatör sistemleri gibi yapıları kapsamaktadır. Oluşturulacak güvenlik kademelerinin başarısı sistem elemanlarının (inşai detaylar, otomasyon, HVAC sistemi vb.) birbiri ile ilişkisinin başarısına dayanır.

BSL-3 laboratuvarı; diğer ünitelerden bağımsız olarak kurulmalı, kademeli bariyerler, kontrollü erişim ve giriş, uygun izleme ve kayıt sistemlerinden oluşmalıdır. Havalandırma sistemi çevreyi ve çalışanı koruyacak şekilde HEPA filtreli-ekzoslu olacak şekilde dizayn edilmeli uygun basınçlandırma sistemi ile oda basınçları sürekli olarak negatif basınçta olmalı, havalandırma sistemlerinde basınç farklarını gösteren hassas manometreler ve basınç kaybında otomatik devreye giren alarm sistemleri bulunmalıdır. Oda gaz sızdırmaz, duvar ve tavan geçişlerinin sızdırmazlığı silikonlu malzemelerle sağlanmaktadır. Personel giriş-çıkışı iki kademeli air-locklar ile yapılmalı, girişte elektronik kart ve kontrollü giriş sistemleri bulunmalıdır.

İnşaat yüklenici bir firma tarafından yürütülürken, projenin takip ve kontrolünü yapabilecek tecrübeli bir ekip mutlaka bulunmalıdır. Uluslararası standartlara uygun materyallerin seçimi ve ekipmanların yerlerine kurulumları da bu aşamada gerçekleştirilir. İnşaatın tamamlanması sonrası laboratuvar rutin çalışmalara açılmadan önce; test ve devreye alma (comissioning), doğrulama (validation) çalışmaları ve sertifikasyon (certification) çalışmaları yapılmalıdır.

Testler, Devreye Alma, Doğrulama ve Sertifikasyon

BSL-3 laboratuvarı çalışmaya açılmadan önce; tasarım, işletme parametreleri ve prosedürleri doğrulanmalı ve tüm çalışmalar dökümante edilmelidir. Tesiste işletme koşulları (sıcaklık, nem, basınç ve hava çevrimleri) periyodik olarak takip edilmeli ve sistem kontrol listeleri ile kayıt altına alınmalıdır. Doğrulama çalışmaları ve dökümantasyonlar yıllık olarak tekrarlanmalıdır. BSL-3 laboratuvarın sertifikasyonunda altyapıya ait bileşenler ve emniyet sistemleri test ve devreye alma çalışmalarının ayrılmaz parçalarıdır. Genel olarak sertifikasyon kapsamında; elektrik sistemi, nem ve sıcaklık değerleri, fark basınç değerleri, hava akış debi değerleri, laboratuvar cihazları, alarm sistemi, haberleşme sistemi, personel giriş sistemi gibi sistemler tek tek değerlendirilir. Kritik olan bu sistemlere ait doğrulama çalışmaları tamamlanarak dokümante edilmeli, kurulan sisteme ait proje tasarım değerleri ile elde edilen ölçüm sonuçları karşılaştırılarak doğrulanmalıdır.

Biyogüvenlik Seviye 3 Hayvan Ünitesi (ABSL-3)

BSL-3 Laboratuvarlarında hayvan çalışmalarına ihtiyaç duyuluyorsa Risk Grubu 3 ajanlarla enfekte edilmiş deney hayvanlarını muhafaza etmek ve hayvan deneylerini yapmak için ABSL-3 Laboratuvarı tasarlanır.

ABSL-3 laboratuvarları da negatif basınçlı olmalıdır. Bu laboratuvarlarda muhafaza edilecek deney hayvanlarının türüne uygun izolatörlü kafesler olmalıdır. Hava yoluyla bulaşabilecek hastalık ve allerjenleri en az düzeye indirmek için kafeslerde ekstra havalandırma sistemi ve tahliye ünitelerinde HEPA filtreler olmalıdır. Kafes sistemindeki havanın sıcaklığı, nemi, kafes basıncı, filtre durumu ve olası aksaklığın bildirilmesi için merkezi bir alarm sistemi olmalıdır. Hayvanlar için ortam ışığı 12 saat aydınlık 12 saat karanlık olabilecek şekilde tasarlanmalıdır. Pencereler kapalı, hava geçirmez ve kırılmaya dirençli olmalıdır. Hayvanların üzerine yattığı talaş ve kullandıkları yem otoklavlanarak steril edilmiş olmalıdır. Hayvan barındırma odasında kafeslerin değişimi için biyogüvenlik seviye 2 kabini bulunmalıdır. Kontamine kafes, suluk, talaş ve her türlü kontamine ekipman çift taraflı otoklav ile steril edilmelidir.

ABSL-3 laboratuvarlarında da malzeme ve hayvan geçişlerini sağlamak için malzeme kapanı (pass box) bulunmalıdır. Hayvan kadavraları için tesiste yakma fırını sisteminin (incinerator) kurulması önerilir, mümkün olmadığı durumlarda bölgedeki en yakın tıbbi atık tesislerinin yakma fırınlarına özel taşıma kapları ile gönderilmelidir.

BSL-3 Laboratuvarı için Standart Operasyon Prosedürleri

Standart Operasyon Prosedürleri, BSL-3 Laboratuvarı kapsamında yapılan çalışmaların uluslararası standartlara uygun ve güvenli koşullarda yürütülebilmesi amacıyla kurulmuş olan laboratuvar tasarımına uygun şekilde hazırlanmış izlenecek uygulama ve kuralları içeren bir belge niteliğindedir. Bu belgenin amacı; çalışanı, ürünü, çevreyi korumak ve kontaminasyon riskini önlemektir. Hazırlanan her bir SOP’nin doğrulama çalışmalarının tamamlanması ve gerekirse geliştirilmesi için tatbikatları yapılmalıdır.

Standart operasyon prosedürleri; laboratuvar giriş ve çıkış kuralları, kişisel koruyucu ekipman seçimleri, malzemelerin taşınması, dezenfeksiyon, dekontaminasyon, atık taşıma ve bertaraf işlemleri, mikrobiyolojik izleme, çalışılacak patojenler, acil durum planı, ve risk çalışmaları gibi alt başlıklardan oluşacak şekilde hazırlanır.

BSL-3 Acil Durum Planı

BSL-3 laboratuvarında çalışmaların kontrollü yürütülmesi için mutlaka “Acil Durum Planı” oluşturulmalıdır. Acil durum planında aşağıda yer alan temel konular ele alınmalıdır:

• Biyogüvenlik kabini içinde ve kabin dışında oluşan döküntüler,
• Santrifüjlerde oluşan döküntüler,
• Biyogüvenlik kabinlerinde yanıcı ve patlayıcı malzemelerin kullanımı,
• Patojene maruz kalma,
• Deney hayvanları ile çalışma,
• Kimyasalların dökülmesi,
• Gaz kaçağı ve patlama,
• Yangın veya deprem sırasında tahliye prosedürü, acil çıkışlar.

BSL-3 Risk Değerlendirme Çalışmaları

BSL -3 laboratuvar tasarımında başlangıç aşamasında risk değerlendirmesi yapılmalıdır. Çalışan personel sayısı ve uygulama prosedürleri de laboratuvar tasarımını etkileyeceğinden insan ve çevre sağlığı açısından tehlike oluşturabilecek olası tüm senaryolar bu amaçla oluşturulmuş bir uzman ekip tarafından tek tek incelenir. Risk değerlendirme çalışmalarında; patojenler, kontaminasyon riskleri, deprem, patlama, yangın gibi acil durumlarda panik ve telaş, atıkların (katı, sıvı, hayvan) kontrolü ve taşınması, egzost hava filtrasyonu, havalandırma sistemi, HVAC sistemi, bina yönetim sistemi vb. sistemlerde olası riskler ve bunlara karşı koruyucu ve önleyici faaliyetlerin belirlenmesine çalışılır.

Risk değerlendirmeleri; kullanılması düşünülen organizmaların özellikleri, kullanılacak araç ve prosedürler, hayvan modelleri, mevcut kontrol araç ve olanaklar göz önüne alınarak ve altyapıya en çok aşina olan kişiler tarafından yapılmalıdır. Risk değerlendirme çalışmaları yıllık olarak ve ajan temelli her proje başlangıcında gözden geçirilip ve gerekli güncellemeler yapılmalıdır.

KAYNAKLAR:

v  WHO Laboratory biosafety manual, Third edition, 2004,

v  Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories, U.S. Department
of Health and Human Services Public Health Service Centers for Disease Control and Prevention and National Institutes of Health, 5^th Edition 2009,

v  The Laboratory Biosafety Guidelines 3th Edition, Minister of Health Population and Public Health Branch Centre for Emergency Preparedness and Response, 2004,

v  Veterinary Containment Facilities, Design & Construction, Handbook, International Veterinary Biosafety Working Group,2006,

v  European Commission, EU Guidelines to Good Manufacturing Practice- Medicinal Products for Human and Veterinary Use; Brussels: volume 4, 2008,

v  First Report On The Harmonisation Of Risk Assessment Procedures, European Commission, Health & Consumer Protection Directorate-General, 2000,

v  Laboratory Risk Assessment What, Why, and How Risk Assessment In The Infectious Disease Laboratory, U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Service, Centers for Disease Control and Prevention Atlanta, Georgia, 1998,

v  Risk management-Principles and guidelines on Implementation, International Standard ISO/DIS 31000, 2008,

v  Guidance for Preparing Standard Operating Procedures (SOPs), EPA QA/G-6, United States Environmental Protection Agency, 2007.

STANDARTLAR:

v  DS/EN 12307: Biotechnology-Large-scale Process and Production-Guidance for Good Practice, Procedures, Training and Control for Personnel.

v  DS/EN ISO 14644-1: Cleanrooms & Associaiton Contolled Environment Part 1 Classification of Air Cleanliness.

v  DS/EN 12740: Biotechnology- Laboraties for research, development and analysis- Guidance for containment of animals inoculated and testing of waste.

v  TS EN 1620: Biyoteknoloji- Büyük Ölçekli Proses ve Üretim- Tehlike Derecesine Göre Fabrika Binaları, 2001

v  TS EN 12469: Biyoteknoloji -Mikrobiyolojik Güvenlik Kabinleri ile İlgili Performans Özellikleri, 2004

v  TS EN 12740: Biyoteknoloji- Araştırma, Geliştirme ve Analiz Laboratuvarları- İnokule Olmuş Hayvanları ve Atık Denenmesini İçeren Rehber, 2000

v  EN ISO 14698-1: Cleanrooms And Associated Controlled Environments -Biocontamination Control- Part 1: General Principles And Methods, 2003