現代分子流行病學實驗室建設與發展

高潔，吉兆華，劉義文，郭致文，邵中軍，閆永平

（1.第四軍醫大學，陜西西安 710032；2.武威市疾病預防控制中心，甘肅武威 733000）

現代分子流行病學實驗室建設與發展

高潔1，吉兆華1，劉義文2，郭致文2，邵中軍1，閆永平1

（1.第四軍醫大學，陜西西安 710032；2.武威市疾病預防控制中心，甘肅武威 733000）

分子流行病學實驗室作為重大傳染病防治研究的前沿陣地，自2003年SARS暴發以后逐步受到公共衛生部門的重視。分子流行病學實驗室利用分子生物學理論、技術和方法，圍繞重大傳染性疾病、突發公共衛生事件處置、生物武器防護等問題進行研究，著重研究暴露因素與基因及蛋白的關系、傳染性疾病生物標志物的檢測與識別，為國家和軍隊重大傳染病防治和突發公共衛生事件處置提供技術支撐和科學依據。從實踐經驗角度出發，以分子流行病學實驗室建設的兩大核心要素——管理要素和技術要素為論述依據，重點闡釋實驗室建設中的核心問題，為現代分子流行病學實驗室建設與發展提供參考意見。

分子流行病學；實驗室建設；傳染病防治

目前，疾病暴發和應急性公共衛生問題日益全球化，分子流行病學實驗室作為重大傳染病防治研究的前沿陣地，自2003年SARS暴發以后逐步受到公共衛生部門的重視。第四軍醫大學分子流行病學實驗室作為全軍現場流行病學研究重點實驗室的核心組成單元，承擔著軍事醫學研究、實驗教學、流行病學調查、公共衛生事件處置、傳染病防治研究、臨床流行病學研究等多項任務。自2009年以來，在“國家傳染病防治科技重大專項”、“全軍重點實驗室建設”等項目扶持下，本實驗室逐步發展、完善，在人員配置、儀器管理、科研管理、教學管理、標本庫管理、安全管理等方面積累了豐富的經驗，為學科發展奠定了堅實的基礎。

1 分子流行病學實驗室建設

1.1 實驗室建設應與學科發展相適應

分子流行病學最早由Kilbourne于1973年在其關于流感的研究中提出［1］，此后Schulte和Perera于1993年在論著《分子流行病學：原理和應用》中將這一概念進行了明確的定義和闡釋。21世紀初，隨著分子生物學和細胞生物學的爆炸式發展，分子流行病學作為探究疾病與細胞分子關系的應用學科得到了穩步發展，如今每年僅在PubMed上發表的相關論文就達到7 000余篇。分子流行病學實驗室的發展為各種類型的分子流行病學研究提供了技術支撐和研究平臺。

2009年以后，我國在衛生部、教育部、CDC的支持下，批準建立了多家國家級、省級現代化的分子流行病學實驗室［2］。實驗室裝備精良、人員專業，從不同研究方向彌補了我國在腫瘤分子流行病學、傳染病流行病學、臨床流行病學、院內感染預防控制研究等方面的不足。如今，分子流行病學實驗室已由單一的傳染病流行規律、傳播途徑的檢測實驗室發展成為集空間流行病學、現場流行病學、基因組流行病學、藥物流行病學、循證醫學、分子遺傳學、醫學信息處理與數據挖掘等多學科于一體的綜合實驗室。實驗室發展與學科發展密不可分，應整合公共衛生資源，緊跟學科發展方向，采用分子生物學、流行病學、衛生統計學的技術和方法，提高預防醫學科研轉化能力，這也是分子流行病學實驗室的未來發展方向。

1.2 實驗室建設應與運行目標相適應

本校分子流行病學實驗室是我軍最早的一批軍隊重點實驗室之一，多次參加部隊和地方的突發公共衛生事件的應急處置工作，并連續多年成功舉辦全軍現場流行病學培訓班。在全軍“十一五”、“十二五”課題的資助下，先后開展了部隊流感防控策略、遙感流行病學、部隊肝炎的流行病學研究，在部隊疾病控制方面發揮了重要作用。同時，在國家傳染病防治科技重大專項的連續資助下，建立了100萬人口的甘肅武威市傳染病流行病學防控現場。實驗室技術能力和實力大幅度提高，具備大批量生物標本采集、處理、分離、長期儲存能力，完成了30萬份血清標本和5萬份細胞組織樣本生物標本庫的建立；分子生物學實驗單元具有核酸全自動抽提和定量、基因克隆和測序、基因多態檢測和進行各類生物標志物檢測的實驗能力。2009年，為了滿足生物安全處置和科研發展需要，實驗室還配備有高標準的“BSL-2”級生物安全實驗單元、SPF級實驗動物房、臨床級細胞實驗單元。2012年，實驗室在原有計算機分析平臺的基礎上建立了生物信息學實驗單元，配置IBM高端刀片服務器，將多節點協同運算分析技術用于基因分析、分子流行病學統計、時空流行病學建模和預測。2014年，實驗室在生物武器防護教學與研究的基礎上，建立了基于新一代基因芯片技術的生物戰劑檢測與研發實驗單元。2015年，實驗室在臨床流行病學單元（CEU）基礎上，進一步整合實驗室科研和人才資源，與西安市疾病預防控制中心戰略合作，從循證醫學角度重點研究地方性慢性病的分子流行病學機理。

如今，本校分子流行病學實驗室隨著教學、科研、軍事改革的浪潮，不斷調整運行目標，升級和改善實驗室基礎環境，擴展研究領域和方向，為全面提升實驗室研究能力和水平創造可持續發展的條件。

1.3 實驗室建設要素

分子流行病學實驗室建設要素通常包括管理要素和技術要素兩大部分，其核心管理思想來源于CNAS（《醫學實驗室質量和能力認可準則》），旨在合理、全面地管理與評估實驗室的運行和發展。在實際應用中，本實驗室根據學科發展特點將管理要素概括為組織與管理結構、實驗室管理制度、運行管理的評估與考核、對外合作與聯系4個方面；將技術要素概括為人員管理、實驗室環境、設備設施、生物標本庫、技術能力管理與發展、業務流程管理和控制、信息管理7個方面。

2 分子流行病學實驗室管理的關鍵要素

2.1 組織和管理結構

實驗室由管理委員會負責日常管理，設主任、副主任和管理秘書，通常由科室主任擔任實驗室主任，以確保實驗室各項管理措施的落實；設置實驗室專職安全管理員，由實驗室主任直接領導，負責監督、落實實驗室各項安全制度和措施，保障實驗室的安全運行。成立了以我軍著名流行病學專家徐德忠教授為主席的學術委員會，同時聘請了相關領域權威專家為成員，如北京大學醫學部病毒學專家莊輝院士、浙江大學傳染病學專家李蘭娟院士、中國CDC首席流行病學專家曾光教授等。學術委員會定期督導實驗室的運行與發展，為管理委員會提供專業的管理和發展意見。

2.2 運行管理的評估與考核

管理委員會定期組織工作進展匯報、工作成果總結，要求每一個人都走上“講臺”，面對全體工作人員匯報自己近期的工作、掌握的技術、課題的進展、遇到的問題。由管理委員會公開公正地考核匯報人員的工作績效，并對下一步工作計劃制訂提出指導意見，引導關鍵問題的解決。管理委員會每年將實驗室運行管理的考核結果、科技成果匯總，報送實驗室學術委員會和主管部門審核，并將審核意見和建議作為下一年度的工作任務納入工作計劃。

2.3 對外合作與聯系

充分發揮實驗室在科研項目、實驗條件和解決國家重大需求等方面的優勢，根據研究方向并依托項目設置開放基金和課題，吸引國內外優秀科技人才，積極開展國際和國內合作與學術交流。近兩年共舉辦高端國際學術交流會3場，邀請國內外知名專家教授交流訪問十余次。

同時，實驗室注重區域性科研技術合作，分別與甘肅省武威市政府、武威市疾控中心、陜西省疾控中心、西安市疾控中心、陜西省大荔縣政府、敦煌市疾控中心簽訂了戰略合作框架協議，為拓展分子流行病學實驗室研究領域、加強領域內橫向合作奠定了基礎。

2.4 人員管理

現代流行病學實驗室的功能劃分決定了其復雜的人員組成結構，既包括本實驗室學術專家、管理人員、技術支持人員、維護保障人員等實驗室常駐人員，又包括課題研究人員、進修生、研究生、外來訪問交流人員等短期駐留人員。實驗室根據人員類別，設置不同的進入許可、設備儀器使用權限、實驗生物安全許可、流行病學資料（數據）訪問許可以及實驗室信息系統賬戶訪問權限。

所有人員均擁有獨立的信息系統賬戶，用于在職或在研期間科研資料、個人研究成果的管理，實現了以電子化方式記錄科研過程、以數據庫方式儲存和管理科研成果的目標。這種管理模式不但彌補了紙質資料記錄不易、耗時過長、查詢不便的缺陷，還將人員管理與科研過程管理直接掛鉤，便于公正、公平地統計績效、評估人員能力，為實驗室人員管理奠定了信息化的數據基礎。

2.5 設備設施管理

設備設施管理是實驗室重要的資產管理項目，也是實驗室保障教、學、研任務順利進行的資源前提。分子流行病學實驗室設備設施具有其學科特點，高端設備（分析設備、精密設備）密集、環境設施（通風系統、空氣凈化系統等）覆蓋全面，需專人進行技術支持、定期維護和校正。在實驗室管理實踐中，設備設施良好率和故障率是評價管理水平的重要指標。運行數據顯示，80%以上的設備設施故障均由人為因素造成，災難、意外（斷電、漏水）或設備本身問題導致的故障僅占兩成左右。人為操作不當為設備設施故障的主要因素，其次為維護不當或維護不及時。實驗室配備有專職設備管理員，負責實驗室設備設施的維護和使用培訓工作。但是從實際運行來看，對于科研、實驗經驗有限的研究生、進修生，短期技術培訓并不能杜絕或有效減少類似事故的發生，必須采用規范化的科研流程、公示主要操作步驟、警示關鍵危險操作及安全責任、預約復雜實驗的技術輔助并控制獨立實驗頻次，才能有效降低設備設施的故障率。

2.6 業務流程管理

實驗室承擔的業務包括：教學任務、科研任務、軍事任務、應急任務。實驗室采用信息化管理模式，將教學任務、科研任務規范為固定的工作流程，降低了任務執行過程中的差錯率，縮短了任務完成的時間。對于復雜的團隊協作任務，通過信息化管理可以明確每一位成員的職責和分工，任務進展全過程透明可控，在遇到困難或障礙時便于協調工作，任務完成時每位成員績效一目了然，便于實驗室管理者實施有效的績效激勵。

2.7 生物標本管理

實驗室目前常規超低溫存儲30萬份血清標本和5萬份細胞組織樣本，采用青島海爾自主研發的生物標本庫管理軟件及冷鏈報警系統，電子化管理生物樣本庫的樣本出庫申請、入庫登記、查詢登記、取用登記、標本狀態預警、樣本報廢等流程。電子化管理過程中涉及的統計指標包括溫度、濕度、樣本量、取用量、標本狀態抽查異常比率等，作為生物標本庫質量管理的預警指標，設定波動范圍，并根據波動情況采用不同的保障措施或應急預案。

2.8 安全管理

分子流行病學實驗室是安全管理的重點場所，安全管理內容主要分為生物安全、意外傷害安全、化學品安全、消防安全四大類。

生物安全保障是分子流行病學實驗室的首要任務。由于實驗樣本大多含有傳染病病原體，實驗室按照國務院頒布的《病原微生物實驗室生物安全管理條例》和國家標準GB19489-2008《實驗室生物安全通用要求》為基準，制訂了《實驗室生物安全手冊》，并定期組織學習、研討應急處置預案，根據在研課題或項目特點，對實驗室使用人員發布有針對性的生物安全警示。

對于污染區，實驗室采用預約登記使用流程，由課題或科研負責人提出實驗申請并承擔生物安全責任，由實驗室專職安全管理員負責在實驗期間對生物安全條件（負壓、污染控制、設備狀態、垃圾處理）進行監控，并由實驗室專職實驗師進行實驗技術輔助，確保實驗在安全條件下順利進行。

實驗室嚴格控制病原微生物菌種、病毒株、樣本的接收，所有菌種、毒株均做到分類備案登記，制訂相關安全管理制度，保存場所嚴格與普通樣本空間隔離，保存冰箱或液氮罐設置雙鎖，由菌種保管員和生物安全員分別管理鑰匙。對于復蘇失敗的菌種、毒株及其實驗相關廢棄物，由生物安全員負責統一裝入廢棄物專用高壓滅菌鍋，高壓滅菌處理后按感染性廢物處理。

在分子流行病學實驗室，意外事故傷害主要來自于危險設備操作，如高速離心機、超低溫設備、加熱裝置、氣體壓力裝置等。除制訂特殊設備簡易標準化操作流程（SOP）外，還在設備明顯位置張貼危險警示標識、標簽，標明緊急聯系人電話。操作危險設備前，要求進行操作登記，登記欄在醒目位置提示使用者閱讀設備使用注意事項、危險類型及應急預案。

3 分子流行病學實驗室的發展展望

第四軍醫大學分子流行病學實驗室作為全軍現場流行病學重點實驗室的重要組成單元，在西北地區（陜西、甘肅、寧夏、新疆）軍、地疾病防控領域都發揮著重要作用。現代化的管理理念、信息化的管理手段、國際化的技術設備以及“扎根本土、服務地方”的流行病學研究方向，為實驗室的發展提供了廣闊的發展空間。

［1］Kilbourne E D.The molecular epidemiology of influenza［J］.J Infect Dis，1973，127（4）：478-487.

［2］余日安，楊翌，姚振江，等.醫藥院校建設分子流行病學重點實驗室的實踐［J］.基礎醫學教育，2011（6）：540-543.

G40-03

A

1671-1246（2015）24-0085-03

國家傳染病防治科技重大專項（2012ZX10004907）；第四軍醫大學軍事醫學提升計劃（2014TSB-0502）