“高等級實驗室在建築施工之初就已經進行精密設計,建築一般專門用於生物安全實驗室,很多設備整合在建築之中,極少搬遷。”

“個別搬遷過程中,對原有實驗室所有污染物進行處理,設備進行消毒,解除感染風險即可;主要是具有感染風險的樣本或菌株、毒株,這些資源一方面要防止泄漏,另一方面要防止失活,一般是通過搬運冰箱或液氮罐的方式整體搬遷。”

p2、p3實驗室是指具有二級和三級生物安全防護水平的實驗室。在科學家對病毒、微生物等病原體進行研究時,防護與安全容納措施是必要的,一方面保護研究人員不受感染,另一方面則防止病原體泄漏,對周邊地區和居民造成影響。生物安全等級共有四級,研究越是危險的病原體,就需要更高安全級別的實驗室。

生物安全等級具體是如何定義的?不同生物安全等級的實驗室配備的設施有何區別?中國高校與機構是如何爲科研團隊分配實驗室的?實驗室的改造、搬遷又是如何進行的?

爲了回答這些問題,4月29日晚,澎湃科技採訪了山東師範大學生命科學院微生物教研室講師李慶超,其博士畢業於中國科學院上海巴斯德研究所(現名上海免疫與感染研究所)微生物學專業,現在承擔微生物學及實驗和微生物工程及實驗的教學工作。

【對話】

生物安全實驗室:研究危險病原體的前線

澎湃科技:能否介紹一下生物安全實驗室的概念及設置它的目的?

李慶超(山東師範大學生命科學院微生物教研室講師):根據國務院在2004年頒佈實施的《病原微生物實驗室生物安全管理條例》,從事與病原微生物菌(毒)種、樣本有關的研究、教學、檢測、診斷等活動,應當在符合規定的生物安全實驗室內進行。設置生物安全實驗室的目的是開展病原微生物研究、教學、檢測、診斷等活動,並在此過程中,保護工作人員、實驗室所在環境的人、動植物免於病原體侵害。

澎湃科技:目前實驗室安全等級主要有哪些分類?有的文件中將其稱爲“生物安全等級”(Biosafety Level,BSL),而有的叫作“保護等級”(Protection Level),它們是一樣的嗎?還有指南中提到了動物生物安全等級(ABSL),請問實驗室是否在多個特定的方面都有安全等級分類?

李慶超:國家根據實驗室對病原微生物的生物安全防護水平,並依照實驗室生物安全國家標準的規定,將實驗室分爲一級、二級、三級、四級。

生物安全等級(biosafety level, BSL)或者病原/保護等級(pathogen/protection level)均是指不同層次的生物防護預防措施。兩者可以通用,但有所側重。前者強調生物安全實驗室整體的安全設計、操作規範、安全設施和設備需求。後者強調生物安全實驗室所處理的病原體及防護措施的對應性。

動物生物安全等級(animal biosafety level, ABSL)則是生物安全等級加動物安全(Animal Bio-security)的總和,除了符合生物安全需求外,還要方便操作實驗動物,避免工作人員被抓傷、咬傷,避免動物與人、動物之間的病原傳播。

根據實驗室使用或存放危險源的危險程度,將實驗室安全風險級別劃分爲一級(高危險等級)、二級(較高危險等級)、三級(中危險等級)、四級(一般危險等級)共四個等級。例如安全風險等級一級的實驗室涉及使用或存放劇毒、爆炸、易製毒、易制爆化學品,麻醉品和精神藥品,高致病性病原微生物,放射源等,是安全級別最高的實驗室。

根據實驗室使用或存放危險源的危險程度,將實驗室安全風險級別劃分爲四個等級。採訪對象供圖 

澎湃科技:這一分類是誰提出的?我們經常看到有些高校和機構有自己的實驗室規範,是否說明不同機構的實驗室存在差異?國內外關於這些分類的標準有區別嗎?

李慶超:生物安全實驗室標誌性的設備是生物安全櫃,其原型最早見於1943年美國陸軍生物戰實驗室,關於生物安全實驗室的討論也始於生物戰的需求。隨着大學、醫院、企業代表的加入,最終於1984年成立美國生物安全協會,並起草相關規章制度。中國則於2004年11月5日頒發並實施《病原微生物實驗室生物安全管理條例》。

除國家規定之外,國際上對生物安全等級、及相關規定也有共識。高校或機構頒佈的實驗室規範有細節差異,但均應當符合國家法律法規及學界共識。中國2008年頒佈的《實驗室生物安全通用要求》(GB 19489-2008)有詳細的規定。

澎湃科技:實驗室的安全等級與其做的實驗的複雜程度、人員多少、設備完善程度有關嗎?是否安全等級越高的實驗室就越大越“高級”?

李慶超:生物安全等級越高,其所研究的病原體越危險,所需防護措施越嚴密,安全設備必然越完善。但是生物安全實驗室等級高低與其實驗的複雜程度、人員多少沒有必然聯繫。生物安全等級高的實驗室,培訓和使用成本均很高,不可能由大量人員參與到實驗室中,一般在同一實驗室工作的人數以兩人爲宜(相互守望)。

應當說,生物安全等級越高的實驗室,在生物安全方面越“高級”,造價也越昂貴。其中四級實驗室更是隻有少數國家纔有能力建成。2003年,中國科學院批准在武漢病毒研究所建設中國大陸第一個BSL-4實驗室。經過十年努力,2014年武漢病毒研究所國家生物安全實驗室耗資3億元人民幣(4400萬美元)建成。

生物安全等級越高,防護措施越嚴密

澎湃科技:不同生物安全級別的實驗室通常處理哪些類型的實驗對象?實驗室的設計、設備、規範措施有什麼不同?

李慶超:BSL-1實驗室可以操作對通常情況下不會對人類或動物健康造成威脅的微生物。操作中需要遵守微生物學操作技術規範,不需要特殊的隔離措施,可用於基礎教學、研究。

BSL-2實驗室適用於能夠造成人類或動物疾病,但是不構成嚴重危害、傳播風險有限、感染後疾病可控,具有有效治療和預防措施的微生物。操作中遵守微生物學操作技術規範外,需要穿戴個人防護服,配備生物安全櫃,並懸掛生物危害標誌。可用於初級衛生服務、診斷或研究。

BSL-2實驗室。採訪對象供圖 

BSL-3實驗室適用於能夠引起人類或動物嚴重疾病、傳播風險高的病原體,但通常已有預防傳染的疫苗。在二級生物安全防護水平上,增加特殊的防護服,實驗室氣壓氣流管控(空氣不能外泄),人員培訓及准入制度。

BSL-3實驗室。採訪對象供圖 

BSL-4實驗室用於引起人類或動物非常嚴重疾病、通過氣溶膠途徑傳播或傳播途徑不明,目前尚無有效的疫苗或治療方法的致病微生物,以及中國尚未發現或已經宣佈消滅的微生物。在三級生物安全防護水平上增加氣鎖,入口、出口淋浴,污染物品的特殊處理,穿戴正壓防護服。

澎湃新聞:高級別實驗室(如BSL-3和BSL-4)在人員防護上有哪些特殊要求?

李慶超:首先要經過嚴格的生物安全培訓,方可進入BSL-3或BSL-4實驗室。

BSL-3操作人員通過佩戴頭罩、護目鏡、口罩、手套(多層)、腳套、實驗服(多層)的個人防護設備,沒有黏膜直接暴露在實驗室空間中,所有皮膚均不直接接觸實驗室設備、樣品或用品,且能夠有效防止飛沫污染面部。

BSL-4操作人員通過穿戴正壓防護服(完全密封的防護服,通過管道輸送新鮮空氣,且保持防護服內氣壓高於實驗室氣壓,確保一旦泄漏,空氣僅能從防護服泄漏到實驗室)整個身體與實驗室空間隔離開來,可有效防止氣溶膠引起的傳播。

澎湃新聞:實驗室一般如何處置意外溢灑和感染事故?這些問題一般是哪些環節的疏忽或者缺陷造成的?有哪些著名的例子?

李慶超:生物安全實驗室需要嚴格按照規章進行操作,出現意外暴露甚至感染,是十分嚴重的事故。出現問題的主要原因就是不嚴格遵守生物安全操作規範。

歷史上有不少實驗室安全問題所造成的事故,如1967年德國馬爾堡病毒實驗室感染事件,其中37名實驗室相關人員感染了研究所用的猴子身上的病毒。2019年,中國蘭州獸醫研究所實驗室發生事故,導致65名工作人員感染布魯氏菌病,隨後有超過10000名居民被感染。據報道,此次疫情是由附近一家生物製藥廠未完全消毒的廢氣引起的。

出現生物安全事故,現場人員務必冷靜觀察,採取科學合理的救護措施;所有人員不應盲目,在確保自身安全的前提下,積極開展互救。措施包括:立即關閉實驗室;對受污染區域實施有效消毒;妥善隔離、治療、安置感染者;配合上級主管部門做好應急處置(如消毒、隔離、調查等)。

生物安全規範應覆蓋整個實驗研究過程,從生物安全實驗室培訓和准入制度,到實驗結束後生物安全廢棄物的處理、受污染手套、實驗服的處理等等,不光要對自己安全負責,也要對同事、實驗室所在地區的安全負責,杜絕個人感染和環境泄露。

生物安全管理應合法合規,“萬無一失”

澎湃科技:實驗室是具體如何評定等級的?由什麼機構來評?

李慶超:國家對病原微生物實驗室的設置和責任,特別是三級、四級實驗室的設立有明確規定。《病原微生物實驗室生物安全管理條例》規定,國務院認證的機構可以對三級、四級實驗室進行認可。實驗室通過認可的,頒發相應級別的生物安全實驗室證書。證書有效期爲5年。

此外,該條例還規定,一級、二級實驗室不得從事高致病性病原微生物實驗活動。三級、四級實驗室要從事高致病性病原微生物實驗活動,必須通過國家認可,並且具備合格的工作人員以及建築條件。

實驗室安全需要其設立單位對其負責,進行備案與管理。中國《生物安全法》規定,病原微生物實驗室設立單位的法定代表人和實驗室負責人對實驗室的生物安全負責,建立和完善安全保衛制度,採取安全保衛措施,保障實驗室及其病原微生物的安全。

澎湃科技:實驗室具有更高的安全等級,是不是意味着它可以“向下兼容”,做沒那麼危險的實驗?低等級的實驗室能否通過增加設備和改造來“升級”?

李慶超:原則上講,高級別安全等級實驗室可以“向下兼容”,但沒人這樣做,因爲這是極大的浪費。低級別實驗室可以通過增加設備和改造升級,但是需要符合法律法規要求。

澎湃科技:國內高校和機構一般都是怎樣管理和分配實驗室的?科研團隊一般是如何申請使用不同等級的實驗室的?是否要經過安全培訓?

李慶超:一般在引進人才或實驗室成立之初,就劃分給人才或實驗室名下實驗和辦公空間。除此之外,有些單位可能有低溫冰箱儲存室、細菌室等公共空間。對於一些大型設備或者公用設施,一般面向學校或研究所所有師生開放使用。

對於高級別的生物安全實驗室來說,可能有某實驗室專用的實驗空間,也可能是預約使用的共同實驗空間。這主要取決於實驗團隊的需求:如果專門進行病原微生物的研究,對生物安全實驗室使用需求很大,條件又允許,可能擁有自己的生物安全實驗室空間(往往是位於同一建築或樓層的集中設置的生物安全實驗室的一個房間),如果需求不大,那可以預約使用公共生物安全平臺的實驗室。

不管是哪一種情況,必須經過培訓和安全主管考覈批准後方能進入實驗室。如果是借用其他人的實驗室,除了經過生物安全培訓和批准外,還需要經過該實驗室負責人的同意,才能進入別人的生物安全實驗室。

澎湃科技:高等級的實驗室在因各種原因需要搬遷時,需要經過哪些步驟?

李慶超:高等級實驗室在建築施工之初就已經進行精密設計,建築一般專門用於生物安全實驗室,很多設備整合在建築之中,極少搬遷。

更多的情況是“攜菌攜毒入住”,攜帶實驗所需樣品,進入條件完善的生物安全實驗室進行實驗。病原微生物樣本運輸應當符合《病原微生物實驗室生物安全管理條例》。

個別搬遷過程中,對原有實驗室所有污染物進行處理,設備進行消毒,解除感染風險即可;主要是具有感染風險的樣本或菌株、毒株,這些資源一方面要防止泄漏,另一方面要防止失活,一般是通過搬運冰箱或液氮罐的方式整體搬遷。

澎湃科技:據你觀察國內生物實驗室管理存在哪些問題,有哪些可以改進的地方?

李慶超:對於高校或研究所中的生物安全實驗室,由於學生畢業、員工離職,以及新生和新員工的加入,人員變動較爲迅速,而“師傅帶徒弟”的傳幫帶的過程中,師傅的水平參差不齊,容易造成培養質量滑坡,因此,必須持續進行規範的培訓和考覈。實驗室管理者應當熟悉組內人員變動和課題動向,避免低年級學生或者實習人員未經規範培訓私自實驗的情況發生。

澎湃科技:隨着生物技術的發展,實驗室安全等級分類和管理有哪些可能的變革?

李慶超:隨着對已知病原體的研究,個別高級別生物安全實驗室才能開展的實驗,可以通過假病毒顆粒、缺陷性病毒、不可逆弱毒株、一次性感染模型等替代方案,逐漸轉向低安全級別實驗室進行實驗。甚至說攻克某些危險的病原體,使之不再成爲人類的安全威脅,不必在高級別生物安全實驗室中進行研究。

但是也要注意,不預期發生的新發病毒病等,還會有新的病原體需要高級別生物安全實驗室中進行研究。科學研究本身需要創新,但是實驗室安全等級分類和管理主打一個“沒有意外,萬無一失”,求穩、求安全是第一位的。

原標題:神祕的生物安全實驗室,改造搬遷如何辦?

編輯:周楊    責編:張松濤    審覈:馮飛

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