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微生物实验室生物安全问题

[导读]鉴于微生物实验室研究与实践中已经出现或可 能出现的生物灾害 , 生物安全 (biosafety) 越来越受到世界 各国政府、 群众团体和技术人员的关注。

在环境致病因素中 ,物理和化学因素近年来已引起人们 的高度重视 ,而生物因素对人类的危害常被忽视。“ 9· 11 ”事 件之后 , 发生的炭疽事件和蓖麻毒素事件 , 特别是 SARS爆 发流行 , 均向人们昭示: 传染性老病死灰复燃 , 新病不断发 生 , 生物恐怖活动正在威胁着人类的生命安全。因而 , 除战 争之外 , 各种传染病仍然是人类生存和发展的大敌 , 人类同 传染病的斗争还远未结束。为此 , 大力加强对传染病的研究 与防范 , 建立健全的危机管理和防范机制 , 特别是完善的公 共卫生体系和公共卫生基础设施 ,已成为人类一项十分紧迫 的任务。在同传染病作斗争的过程中 , 特别是 2003年 SARS 的爆发与流行 ,使各国政府和国际社会对生物安全问题有了 更多的认识和关注。 生物安全已经逐渐演变为一个包括科 技、 社会、 经济、 政治等诸多内容的世界性环境与发展的基 本问题。 微生物实验室在人类与传染病作斗争的过程中起着重 要的作用 ,但由于微生物本身的特性和实验室安全防护方面 的漏洞 , 也出现了某些生物灾害 (biohazard) , 如 2003年新 加坡研究生以及 12月 17日台北市 1名防非典研究员的 SARS病毒实验室感染事件、 多起伤寒、 霍乱、 布鲁氏病实 验室感染 [1]。鉴于微生物实验室研究与实践中已经出现或可 能出现的生物灾害 , 生物安全 (biosafety) 越来越受到世界 各国政府、 群众团体和技术人员的关注。

1  生物安全及实验室生物安全 生物安全的概念有狭义和广义之分。狭义生物安全是指 防范由现代生物技术的开发和应用 (主要指转基因技术 ) 所 产生的负面影响 , 即对生物多样性、 生态环境及人体健康可 能构成的危险或潜在风险。广义生物安全不仅针对现代生物 技术的开发和应用 ,它涵盖了狭义生物安全的概念并且包括 了更广泛的内容。大致分为 3个方面: ①指人类的健康安全 ; ②指人类赖以生存的农业生物安全 ;③指与人类生存有关的 环境生物安全。 因此广义生物安全涉及到多个学科和领域: 预防医学、 环境保护、 植物保护、 野生动物保护、 生态、 农 药、 林业等 , 而管理工作分属各个不同的行政管理部门。国 内对生物安全的认识很多还局限在狭义的概念里。针对微生 物实验室生物安全问题 , 主要考虑实验室生物安全防护 , 即实验室工作人员所处理的实验对象含有致病的微生物及其 毒素时 , 通过在实验室设计建造、 使用个体防护设施、 严格 遵从标准化的工作及操作程序和规程等方面采取综合措施 , 确保实验室工作人员不受实验对象的感染 ,确保周围环境不 受实验对象的污染 [2]。

2 微生物危害评估 ( hazard assessment for microbes)   微生物危害评估的定义是指对实验微生物和毒素可能 给人或环境带来的危害所进行的评估。在建设使用传染性或 有潜在传染性材料的实验室前 , 必须进行微生物危害评估。 评估依据包括传染性微生物致病能力的强弱、 传播途径、 稳 定性、感染剂量、操作时的浓度和规模、实验对象的来源、是 否有动物实验数据、 是否具有效的预防和治疗方法等诸因 素。美国生物安全协会 ( American Biological Safety Association, ABSA) 对常见细菌、 病毒、 真菌、 寄生虫等进行了危 害性评估 , 可以参考 [3]。我国 《中国医学微生物菌种保藏管 理办法》 [4] , 根据菌种的危险性评估 , 将菌种分为 4类 , 1类 危险性最高 , 如鼠疫耶尔森氏菌、 霍乱弧菌、天花病毒 ; 2类 危险性次之 , 如炭疽芽孢杆菌、肉毒梭菌、结核分枝杆菌、狂 犬病病毒、 流行性出血热病毒、 人类免疫缺陷病毒等; 3类 仅具有一般危险性 , 能引起实验室感染的机会比较少 , 如葡 萄球菌、 链球菌、 沙门氏菌 , 志贺氏菌、 致病性大肠埃希氏 菌、 副溶血弧菌、 钩端螺旋体、 流感病毒、 麻疹病毒、 柯萨 奇病毒等; 4类为生物制品、 菌苗、疫苗生产用的各种减毒、 弱毒菌种以及不属于上述 1、 2 、 3类的各种低致病性微生物 菌种。 根据微生物危害评估结果 ,确定对象微生物应在哪一级 的生物安全防护实验室中进行操作 , 并制定相应的操作规 程、 实验室管理制度和紧急事故处理办法 , 必须形成书面文 件并严格遵守执行。 应当特别注意的是 , 用传染性因子接种动物时 , 染菌动 物将使传染性因子的潜在危险剧增。我国 《中国医学微生物 菌种保藏管理办法》 中明确规定: “凡进行菌种的动物实验 时 , 都相应地升一级进行管理 , 二类按一类 , 三类按二类管 理”。如流感病毒为三类病原 ,普通操作可以在生物安全二级 实验室中进行 ,但在进行动物试验时 ,应升一级进行管理 ,在 生物安全三级实验室中进行试验。

3  微生物实验室生物安全分级 生物安全的一个原理生物安全分级。 各国 (组织 ) 有关微生物风险组和生物安全防护水平的 定义有些差异。根据我国卫生行业标准 《微生物和生物医学 实验室生物安全通用准则》 (W S 233- 2002) , 生物安全防护 实验室根据所处理的微生物及其毒素的致病能力和传染的 危险程度等划分为四类。相应地 , 各级实验室的生物安全防 护等级也分为 4级 , 1级最低 , 4级最高[2 ]。

3. 1  1级生物安全防护实验室 实验室结构和设施、 安全 操作规程、安全设备适用于对健康成年人已知无致病作用的 微生物 , 如用于教学的普通微生物实验室等。 

3. 2  2级生物安全防护实验室 实验室结构和设施、 安全 操作规程、安全设备适用于对人或环境具有中等潜在危害的 微生物。绝大多数传染性因子可以在生物安全 2级实验室中 操作 , 主要包括采集、 纯化、 简单分类、 消毒和杀灭等常规 操作。

3. 3  3级生物安全防护实验室 实验室结构和设施、 安全 操作规程、安全设备适用于主要通过呼吸途径使人传染上严 重的甚至是致死疾病的致病微生物及其毒素 ,通常已有预防 传染的疫苗。 

3. 4  4级生物安全防护实验室 实验室结构和设施、 安全 操作规程、 安全设备适用于对人体具有高度的危险性 , 通过 气溶胶途径传播或传播途径不明 ,目前尚无有效的疫苗或治 疗方法的致病微生物及其毒素。与上述情况类似的不明微生 物 , 也必须在 4级生物安全防护实验室中进行。待有充分数 据后再决定此种微生物或毒素应在四级还是在较低级别的 实验室中处理。

4  生物安全实验室的建设要求

生物安全实验室的建设应以生物安全为核心 ,确保实验 人员的安全和实验室周围环境的安全 ,同时保护试验对象不 被污染。我国生物安全实验室在建前论证、 建后验收、 使用 过程的监督管理等方面尚缺乏相应的评判标准、验收规范以 及管理办法。我国卫生行业标准 《微生物和生物医学实验室 生物安全通用准则》 (WS 233- 2002) 针对不同级别的生物 安全实验室在实验室设计和建造方面提出了一些要求 ,但尚 不具体。为使生物安全实验室在设计、 施工和验收方面满足 生物安全防护实验室的通用安全标准 ,切实遵循物理隔离的 建筑技术原则 , 中国建筑科学研究院、 中国疾病预防控制中 心会等有关单位共同编制的国家标准《生物安全实验室建筑 技术规范》 ,已完成征求意见稿 ,不久将由中华人民共和国建 设部、 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局联合发 布。

5  生物安全屏障 生物安全的另—个原理是安全屏障 ,即通过采用安全设 备、 个人防护、 建筑技术等措施 , 构筑微生物和毒素与操作 者、 外部环境之间的屏障 , 确保实验室工作人员不受实验对象的感染 , 确保周围环境不受实验对象的污染。 

5. 1  1级屏障 以防止微生物和毒素对操作者个人和实验 室内环境的污染为目标。安全设备和个体防护是确保实验室 工作人员与致病微生物及其毒素直接接触的一级屏障。生物 安全柜是最重要的安全设备 , 形成最主要的防护屏障。 5. 2  2级屏障 以防止微生物污染外环境为目标 , 是生物 安全实验室和外部环境的隔离。通过建筑技术 (如气密的建 筑结构、 平面布局 , 通风空调和空气净化系统、 污染空气及 污染物的过滤除菌和消毒灭菌直至无害排放 )达到防止有害 生物微粒从实验室散逸到外部环境的目的 [3]。 

6 安全操作规程及管理制度

不同等级生物安全防护实验室所规定的安全操作规程 , 包括标准的安全操作规程和针对不同的微生物及其毒素应 补充规定相应的特殊安全操作规程 ,必须在实验室的生物安 全手册中明列并加以执行。


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