實驗室生物安全發展現狀分析

裴 杰， 王秋靈， 薛慶節， 陳 廷

(1. 威海市中心醫院 中心實驗研究室， 山東 威海 264400；2. 青島大學附屬煙臺毓璜頂醫院內分泌科， 山東 煙臺 264000；3. 濟寧醫學院 基礎醫學院， 山東 濟寧 272067)

0 引 言

半個世紀以來，生物技術的迅猛發展在給人類帶來巨大利益的同時也發生過或潛在著巨大的生物危害。生物危害是指生物因子對人群、社會、環境所帶來的直接或潛在的危害，狹義的生物危害是指在實驗室進行感染性致病因子的科學研究過程中，對試驗人員造成危害和對環境造成污染，而生物安全正是為避免生物危險因子造成實驗人員暴露、向實驗室外擴散導致周圍環境損害的綜合性措施。生物安全已成為實驗室應緊密預防的主要問題[1]，當前提高生物安全意識、加強應對生物安全事件的能力勢在必行。

1 實驗室與生物安全

實驗室是進行實驗操作的場所，也是人員防護與環境保護的主要防護地。生物技術是涉及到形態學、解剖學、生理學、生物化學、動物學、植物學等多學科的領域，其中生物體形態觀察、培養、護理、實驗操作又是生物技術的常用操作，因此在生物安全實驗室獲得性感染因素，微生物42%，細胞培養22%，顯微鏡檢查22%，動物實驗7%，動物護理7%。此外，由于不同防護等級的實驗室其數量、防護能力、使用頻率及主要用途的差別導致各等級實驗室發生生物安全事件的情況不同(見圖1)。BSL-2實驗室是進行常規生物科學研究的基礎實驗室，該型實驗室具有生物防護的基本功能，但對于高致病性病原體防護性能較差所以該型實驗室只進行一般的實驗研究，因此該型實驗室發生生物安全事件特別是實驗室獲得性感染的案例較少。BSL-4實驗室是目前全世界防護等級最高的實驗室，但該型實驗室造價昂貴、維護運行成本較高且需要極高的技術要求及高層次的專業技術人員，從經濟、技術、人才等方面來看世界上有能力建造、運行BSL-4實驗室的國家少之又少，因此BSL-3實驗室是目前全球范圍內進行致病性病原體研究的主流實驗室，但面對風險未知的病原體及高致病性病原體該型實驗室的防護能力又較低，所以導致在BSL-3實驗室中發生的生物安全事件最多。BSL-4實驗室由于其數量稀少及較強的防護功能，所以在該型實驗室發生的生物安全事件較少。相對細菌而言病毒往往具有極強的傳染性及擴散能力且致病性、致死性較高，除此以外針對病毒的特異性藥物及治療手段匱乏導致相關人員易受感染且病死率較高(見表1)。以上材料所參考的相關文獻來自于PubMed、ISI Web of Knowledge、EBSCO外文數據庫、SpringerLink 數據庫、Embase(荷蘭醫學文摘)、中國生物醫學文獻服務系統、中國知網、萬方數據庫、維普中文科技期刊數據庫、超星數字圖書館。

圖1 1980—2015年各等級實驗室實驗室獲得性感染人數分布圖

表1 1980—2015年不同病原體引起實驗室獲得性感染情況及致死率分析

2 國內外實驗室生物安全發展現狀

1886年德國科學家科赫發表了關于霍亂的實驗室感染報告，這是世界上關于實驗室生物安全最早的文獻記錄[2]。實驗室生物安全的概念最早由美國在20世紀50～60年代提出并逐漸發展為一個國際性問題，日益受到WHO(世界衛生組織)和各國重視[3]。1983年WHO根據實驗室所處理的生物危害物質的風險程度將生物實驗室的分為1-4級[4-5]。1983年WHO和美國國家CDC(疾病控制與預防中心)聯合出版了世界上第一部關于實驗室生物安全的指導規范——《實驗室生物安全手冊》，為各國實驗室生物安全提供了安全指南[6]。

美國作為最早提出生物安全的國家，其在生物安全領域無論是理論研究還是在政策法規、行業規范制定等方面都位居世界領先地位。特別是在2001年經歷恐怖襲擊和“炭疽郵件”事件后美國對生物安全及生物安全相關領域給予極高重視[7]。自1983年的《實驗室安全手冊》到2011年的《生物實驗室能力指南》，從最基礎的單純安全規范到現在逐漸明確的生物安全工作的專業性、技術性作用和地位。美國CDC(疾病控制與預防中心)/公共衛生實驗室協會(APHL)公布的《生物實驗室能力指南》根據實驗室性質、專業特點、實驗室技術人員熟練程度等多個領域對實驗室工作人員所必須的知識、技能以及確保實驗室能夠高效地發揮其在公共衛生安全領域核心作用的能力進行了明確。

BSL-4實驗室作為目前處理高致病性病原體及感染性動植物的最高防護等級生物實驗室是衡量一個國家生物技術發展水平及生物安全水平的重要指標。目前世界上的BSL-4實驗室主要集中在澳大利亞、俄羅斯、南非、英國、美國[9]。截至2008年美國已有15座BSL-4實驗室[10]。截至2013年歐盟已有8座已得到國際批準認證的BSL-4實驗室，其中法國、瑞典、匈牙利各1座，德國、英國各2座，除此以外還有5座在建或計劃修建的BSL-4實驗室[11]。歐盟在高等級生物安全實驗室的建造、管理、運營等方面積累了豐富經驗并位居世界先進水平，2011年歐洲標準化委員會(CEN)發布了關于實驗室生物安全專業人員能力要求的指導性文件——《生物安全專業人員能力》[12]使生物安全領域專業人員所應具備的知識、技能、應急能力以技術指南的形式得以確定下來。

我國自2003年SARS(非典型性肺炎)爆發以來，國家越發重視生物安全問題，先后頒布出臺了《病原微生物實驗室安全管理條例》《實驗室生物安全通用要求》《醫療廢物管理條例》等法規條例[13]，這些舉措極大地促進了我國生物安全的發展，也標志著我國逐漸與世界先進的生物安全管理制度、體系接軌，使我國生物安全理論與實踐進入了一個嶄新的發展階段。自20世紀80年代我國初步建成具有三級防護水平(BSL-3)的實驗室[14]，截至2017年1月我國已建成和在建的BSL-3(生物安全等級)實驗室48個[15]，同年我國首個獲得國際專業評審機構認可的BSL-4實驗室在武漢建成并投入使用[16]，這標志著我國有能力、有條件開展一類病原體病毒培養和動物感染的研究，是我國生物技術與生物安全發展的里程碑。

3 我國生物安全所面臨的問題

3.1 技術標準不規范

在過去10余年中，我國先后制定出臺了一系列關于生物安全的法律法規以及行業規范，但其中80%為宏觀性的指導與規定或質量要求標準[5]，對日常實際工作中的操作規范缺少清晰的具體要求，導致這些指導性要求較難對實驗生物安全工作提供可靠的具有操作性的技術支持。雖然某些實驗室也制定了SOP(標準化操作規程)文件，但由于缺少行業性、規范性、制度性的統一標準從而導致對實驗室規范性考核缺乏統一的依據。

3.2 監管、考核機制不完善

生物實驗室作為處理各類病原體及感染動物的特殊場所，應加強監管并組織定期考核，但由于我國生物安全管理工作起步較晚，生物安全有關的監察機制不健全導致某些衛生監管部門對生物安全問題重視不夠，監管不到位等。在生物安全措施的具體實施階段，存在實驗室管理及技術人員的生物安全理念淡薄，不能切實地將生物安全意識貫徹到日常工作中等問題。在外部監管層面，各級衛生管理部門應加大對相關實驗室監管力度以促進實驗室管理人員、技術人員提高生物安全意識遵守生物安全規范；在內部考核層面，制定明確責任機制，實行獎罰機制，將規范操作與個人績效掛鉤并應定期召開實驗室生物安全會議。

3.3 人員資質不達標

2004年我國頒布的《病原微生物實驗室安全管理條例》[17]規定凡從事病原生物學研究的工作人員必須掌握相關專業知識和操作技能并通過相關部門考核才能從事生物實驗工作。但在實際情況中有些實驗室，特別是基層實驗室存在技術人員缺乏相關專業知識及操作技能甚至在不具備資質的情況下進行生物實驗操作，該類人員由于缺乏應對突發事件能力在工作中存在較大安全隱患。

3.4 實驗室設計、資源配備不科學

由于實驗室是存在潛在生物危害風險的特殊場所，其在規劃、設計、選址、建設、驗收、評估、管理運行等不同階段都有專門的實驗室標準體系。但在實際情況中某些在建或已建成的實驗室由于在早期設計規劃等方面存在技術性問題，導致實驗室在場地設計、采暖通風設計、空氣過濾、廢物轉運等方面不符合國家實驗室安全規定標準而存在安全隱患。除此以外某些實驗室還存在工作區與生活區，污染區和清潔區交叉、缺乏必要的消毒滅菌工具等問題。

4 我國實驗室安全的建議及改進措施

4.1 制定符合國情的工作指南

生物安全指南應涉及到實驗室技術人員所具備的專業知識、技能、應急處理能力等方面，在結合自身國情的基礎上借鑒歐美等發達國家在管理運營高防護等級實驗室的豐富經驗制定我國的實驗室生物安全指南并將其作為行業性、專業性的規范指標，使實驗室生物安全工作有據可依、有理可循。

4.2 培養高層次管理人才

實驗室的建造、管理、運營涉及到生物學、醫學、工程學、建筑學等諸多領域，需要多個學科的交叉融合，西方國家對高等級實驗室管理人員的篩選極其嚴格不僅要求其具有專業知識背景，豐富的實驗室工作經驗還需了解多個學科的基礎知識。醫學生作為實驗室管理的后備人才應關注生物信息、工程、建筑等基礎課程為以后從事實驗室管理奠定堅實的基礎。此外，國家應該在醫學生的基礎學習中加入相關基礎知識的內容，促進人才的全面發展，為實驗室的管理儲備人才。

4.3 制定完善的風險評估體系

所有實驗室的標準操作在實施之前應進行風險評估。實驗室操作由于其特殊性一旦出現安全問題極有可能導致嚴重后果，只有在實驗室操作進行之前做好充分的風險評估才能將風險降到最低，初步評價是確定程序能否利用的最好方法。

4.4 加強實驗室管理的監管、考核機制

對于實驗室的管理，不管是醫療機構、科研機構還是企業所有實驗室各級政府都有衛生行政主管部門、衛計委、疾病預防與控制中心對其進行監管，有些地方還成立了專門的實驗室安全管理的學術組織。但有些監管存在管理滯后、整改效果不能長期跟進監督、處罰力度不夠等問題，對于這些問題應該制定規范的考核機制以及嚴格的獎懲措施，對于違規的機構酌情進行罰款、降級、暫停運行直至依法取締等處理，并對直接責任人、實驗室負責人、實驗室所屬的醫療機構，研究機構，公司企業負責人進行追責。對各級實驗室進行不定期突擊檢查對存在問題的實驗室進行處理，并逐步使實驗室安全管理監督考核成為常態化、制度化機制。

5 結 語

隨著國家經濟、科技水平的不斷提高以及一些重大生物安全事故的發生，我國對實驗室安全問題越發重視，國家出臺了一系列相關的法規條例對實驗室進行規范化、制度化的管理，實驗室管理人員及相關學者對實驗室生物安全的研究也越發深入。隨著制度的不斷完善、管理結構的不斷優化、管理人員生物安全意識的增強、從業人員素質的不斷提高我國實驗室生物安全框架已初步形成，并通過不斷學習、吸收國外先進經驗不斷縮小與世界先進水平的差距。隨著我國第一個BSL-4高等級實驗室的建成標志著我國已經入生物技術發展的新階段，生命科學方興未艾，實驗室作為承接試驗的主要載體必將在未來的科技競爭中發揮重要作用。但由于我國實驗室生物安全的發展起步晚、起點低、基礎薄弱，在標準體系的具體實施過程中存在技術規范不明確、實驗室人員資質管理考核機制不完善、實驗室應急處理能力欠缺以及某些實驗室尤其是基層實驗室在設計、建造、基礎設施配備等方面不合理等短板，這些問題嚴重制約了我國實驗室的發展，我們需要結合自身實際、借鑒其他國家的先進經驗對這些問題進行進一步的深入研究，探索出一條符合國情的中國道路。