封印致命病毒的利器

佘惠敏

今年年初竣工的“武漢P4實(shí)驗(yàn)室”引起了大眾關(guān)注。作為我國(guó)第一個(gè)P4實(shí)驗(yàn)室，武漢P4實(shí)驗(yàn)室的建成標(biāo)志著我國(guó)終于擁有了可以安全研究埃博拉等最高等級(jí)烈性傳染病病毒的堡壘。想知道這座堡壘的模樣和工作原理嗎？請(qǐng)跟隨筆者的腳步，去那里參觀一次吧。

神秘盒子

武漢P4實(shí)驗(yàn)室坐落在距離市中心有大約1小時(shí)車程的郊外，中國(guó)科學(xué)院武漢病毒研究所的鄭店園區(qū)中。這里交通便利，三面鄰山，環(huán)境相對(duì)獨(dú)立。實(shí)驗(yàn)室是一棟約有四層樓高的銀灰色方“盒子”建筑，旁邊是“中科院武漢國(guó)家生物安全實(shí)驗(yàn)室”的公樓。

參觀這個(gè)神秘盒子前，先要走上辦公樓二層，戴上安全帽，套上鞋套，穿過一條空中走廊，來到P4實(shí)驗(yàn)室的二層核心區(qū)入口。

“現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室里還沒有用于研究的烈性病毒，所以你們可以這樣進(jìn)入。”中科院武漢分院院長(zhǎng)、P4實(shí)驗(yàn)室主任袁志明說，等實(shí)驗(yàn)室正式啟用后，這里就只有經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)的工作人員才可以按程序進(jìn)入了。

在整個(gè)P4實(shí)驗(yàn)室中，核心實(shí)驗(yàn)區(qū)就像是“盒子中的盒子。”

進(jìn)入二層核心實(shí)驗(yàn)區(qū)，首先到達(dá)的是一圈環(huán)形走廊，其中心是真正進(jìn)行烈性病原體研究300多平米的實(shí)驗(yàn)室。在這里，分割空間的不再是常見的水泥墻壁，而是不銹鋼鋼板和玻璃窗。透過玻璃窗，能看到核心實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的二級(jí)生物安全柜、超低溫冰箱、顯微鏡和實(shí)驗(yàn)臺(tái)等諸多設(shè)備。

核心區(qū)包括3個(gè)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)室、2個(gè)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室、1個(gè)菌種保藏室、消毒室等。進(jìn)入每個(gè)區(qū)域都要經(jīng)過一道或幾道門。與普通實(shí)驗(yàn)室有顯著不同的是，這座P4實(shí)驗(yàn)室里有許多從屋頂上方垂下的藍(lán)色氣管。

“這些藍(lán)色管子可以接通研究人員身穿的正壓防護(hù)服，保證研究人員可在防護(hù)服內(nèi)呼吸循環(huán)。”曾到法國(guó)里昂P4實(shí)驗(yàn)室參加培訓(xùn)的中科院武漢病毒所研究員石正麗說，正壓防護(hù)服是P4實(shí)驗(yàn)室的獨(dú)有裝備，用于保證人和實(shí)驗(yàn)室，以及病源之間的絕對(duì)隔離。

正壓工作服外形有點(diǎn)像宇航服，人鉆進(jìn)去后，拉上拉鏈，再充入空氣，整個(gè)服裝會(huì)膨脹起來。頭盔是全透明設(shè)計(jì)，方便研究人員觀察周邊，還配有耳麥以便溝通。

石正麗說，每次進(jìn)P4實(shí)驗(yàn)室，更換衣服、化學(xué)淋浴等層層消毒步驟，都需要花費(fèi)半小時(shí)，出實(shí)驗(yàn)室時(shí)，要再花費(fèi)半小時(shí)。而如果是低一個(gè)防護(hù)等級(jí)的P3實(shí)驗(yàn)室，10分鐘足矣。不僅如此，在每次進(jìn)入P4實(shí)驗(yàn)室工作的短則兩三小時(shí)、長(zhǎng)則五六小時(shí)的時(shí)間里，科研人員不能飲食，也不能排泄，耳麥中傳來的空氣流通的噪音也會(huì)讓人感到難受。研究人員進(jìn)實(shí)驗(yàn)室前必須保證身體狀態(tài)良好，因?yàn)椴荒苌闲l(wèi)生間，他們常常從頭—天晚上開始就停止喝水。

工作人員從環(huán)形走廊進(jìn)入核心實(shí)驗(yàn)室，首先要在更衣區(qū)更換普通實(shí)驗(yàn)室服裝，再進(jìn)入另一道門穿上正壓防護(hù)服。核心區(qū)任何相鄰的門之間都有自動(dòng)連鎖裝置，防止兩個(gè)相鄰的門被同時(shí)打開，從而避免室內(nèi)空氣的流通。離開主實(shí)驗(yàn)室時(shí)還要經(jīng)過化學(xué)淋浴消毒正壓防護(hù)服表面，這些化學(xué)試劑足以消滅所有病菌。

核心實(shí)驗(yàn)室采用定向負(fù)壓系統(tǒng)和雙層過濾系統(tǒng)，保證實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的空氣只能通過高效過濾器排放，不會(huì)隨意流向?qū)嶒?yàn)室外。需要帶出實(shí)驗(yàn)室的廢物首先要用潔凈袋包裝，然后通過雙扉滅菌器高溫消毒。廢水則要通過活毒廢水處理裝置高溫高壓消毒。

安全堡壘

P4實(shí)驗(yàn)室主任袁志明有一個(gè)形象的說法：“除了人之外，其他東西，包括病毒和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，都是活的進(jìn)去，死的出來。”

P4實(shí)驗(yàn)室研究的是世界上最危險(xiǎn)的病原體，因此必須通過一系列的物理措施及嚴(yán)格的管理規(guī)范，確保操作者安全，確保環(huán)境安全，確保公眾安全。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)室在硬件上和操作程序上都對(duì)意外事故應(yīng)急處理做了周密部署。動(dòng)力采用雙電源供電，并設(shè)自備電源和應(yīng)急不間斷電源。為了避免盛裝病毒、病毒試驗(yàn)樣品的器皿和試管因磕碰產(chǎn)生爆裂而導(dǎo)致的潑灑及至泄漏，不同級(jí)別實(shí)驗(yàn)室均設(shè)置了獨(dú)立排放系統(tǒng)以及生物消毒存放池等設(shè)施。在實(shí)驗(yàn)室的出口處，還有一道加設(shè)的門檻，地漏、通風(fēng)口等處也都設(shè)置了防護(hù)網(wǎng)，這是為了防止實(shí)驗(yàn)動(dòng)物逃逸。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)還備有急救醫(yī)療設(shè)施和用品，并設(shè)立了隔離室，這是為了在實(shí)驗(yàn)人員遭遇意外感染時(shí)，對(duì)其進(jìn)行醫(yī)學(xué)觀察和救治。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室里，工作人員必須成對(duì)工作，確保在一個(gè)人出現(xiàn)意外時(shí)，還有另一個(gè)人可以處理緊急情況。

自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)也被考慮在內(nèi)：實(shí)驗(yàn)室選址地點(diǎn)高于武漢市歷史記錄的防洪設(shè)防水位。在抗震方面，武漢市防震等級(jí)是六級(jí)，實(shí)驗(yàn)室提高到八級(jí)。

袁志明說：“這個(gè)實(shí)驗(yàn)室采取了國(guó)內(nèi)外最好的生物安全防范技術(shù)和措施，來保障在實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行過程當(dāng)中，不會(huì)發(fā)生實(shí)驗(yàn)的感染事件和病原的泄漏事件。”

這樣嚴(yán)格的防范措施，是為了讓我們的科研人員可以在安全的工作條件下，對(duì)包括埃博拉病毒在內(nèi)的最危險(xiǎn)病毒進(jìn)行研究，尋求檢測(cè)和破解之道。

“P4實(shí)驗(yàn)室跟普通實(shí)驗(yàn)室最大的不同是它的安全性。從硬件說，它對(duì)環(huán)境是安全的，另外，它還要保障操作人員的安全。”也曾去法國(guó)里昂P4實(shí)驗(yàn)室培訓(xùn)過的武漢病毒所研究員胡志紅說，P4實(shí)驗(yàn)室的安全問題都會(huì)有詳細(xì)記錄和通報(bào)，目前全世界的P4實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)的安全事故，僅限于偶發(fā)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部操作人員暴露，還未出現(xiàn)過病毒外泄事故。

有人認(rèn)為P4實(shí)驗(yàn)室中研究的病毒過于危險(xiǎn)，因此持反對(duì)態(tài)度。事實(shí)上，病毒并不會(huì)因?yàn)槿藗兊膽峙露丝s。目前，全球公開擁有P4實(shí)驗(yàn)室的僅有9個(gè)國(guó)家，這些國(guó)家的P4實(shí)驗(yàn)室“鎖”著全世界最為致命的病毒。2014年肆虐西非并波及歐美，至今仍未完全消滅的埃博拉病毒，已經(jīng)吞噬了一萬(wàn)多條性命，其中大多數(shù)發(fā)生在西非國(guó)家?guī)變?nèi)亞、利比里亞和塞拉利昂。如果中國(guó)沒有P4實(shí)驗(yàn)室，那么，這類危險(xiǎn)的致命病毒一旦爆發(fā)，我們就只能拿性命來填補(bǔ)治療經(jīng)驗(yàn)的缺失。

面對(duì)肆虐的病毒，是束手無策，還是積極應(yīng)對(duì)？現(xiàn)代文明讓人類選擇了后者，而P4實(shí)驗(yàn)室，正是讓我們更快找出應(yīng)對(duì)良方的超級(jí)武器。

十年一劍

事實(shí)上，建立我國(guó)自己的P4實(shí)驗(yàn)室的想法，正是源于十多年前那場(chǎng)跟未知致命病毒的性命相搏。

2003年春天在中國(guó)爆發(fā)的SARS疫情，導(dǎo)致包括醫(yī)務(wù)人員在內(nèi)的多名患者死亡。最先獲得SARS病原冠狀病毒基因組全序列的是加拿大基因組科學(xué)中心，最先提出快速鑒定SARS病原方案的是沒有病例資源但有很好實(shí)驗(yàn)條件的德國(guó)熱帶病研究所與ARTUS公司。這說明，具備研究烈性病原條件的一流的研究單位，才可能在應(yīng)付突如其來的新生疾病研究中處于領(lǐng)先地位。SRAS病毒雖然后來被評(píng)定為P3級(jí)病毒，但在最初爆發(fā)的未知階段，完全符合進(jìn)入P4研究室進(jìn)行研究的條件。

我國(guó)在確定SARS病原的研究中，受諸多因素限制，盡管很早就獲得臨床樣本，但一直遲遲不能下結(jié)論，暴露出實(shí)驗(yàn)條件等方面的諸多不足。

有鑒于此，相關(guān)專家提出建議，決定在地處中原腹地、交通便利且有病毒研究基礎(chǔ)的武漢，建設(shè)我國(guó)第一個(gè)P4實(shí)驗(yàn)室，并決定與法國(guó)合作，引進(jìn)世界最先進(jìn)的P4實(shí)驗(yàn)室技術(shù)。

中法兩國(guó)政府在2004年、2006年和2007年分別簽署了關(guān)于預(yù)防和控制新發(fā)疾病、共同建設(shè)武漢P4實(shí)驗(yàn)室的合作協(xié)議、補(bǔ)充協(xié)議和補(bǔ)充聲明。武漢P4實(shí)驗(yàn)室在引進(jìn)法國(guó)里昂P4實(shí)驗(yàn)室技術(shù)和裝備的基礎(chǔ)上，由法國(guó)和中國(guó)的科學(xué)家、工程技術(shù)人員共同設(shè)計(jì)完成，采用了國(guó)際上最先進(jìn)的設(shè)計(jì)方案和設(shè)備。歷時(shí)十年，終于磨成一柄刺向未知致命病毒的利劍。

袁志明介紹，四級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室分成兩種類型：安全柜型實(shí)驗(yàn)室和正壓服型實(shí)驗(yàn)室。安全柜型P4實(shí)驗(yàn)室需要使用一系列串聯(lián)起來的三級(jí)生物安全柜，病原體完全控制在生物安全柜內(nèi)，研究人員通過手套箱完成實(shí)驗(yàn)操作，其運(yùn)行成本相對(duì)較低、建設(shè)門檻也較低，易被恐怖分子利用，因此美國(guó)等國(guó)家嚴(yán)格限制三級(jí)生物安全柜的出口。

而更新型的P4實(shí)驗(yàn)室采用正壓服模式，實(shí)驗(yàn)人員穿著進(jìn)行個(gè)體防護(hù)的正壓服工作，沒有安全柜型實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部尺寸狹小的弊端，可以使用大型儀器，可以進(jìn)行活體動(dòng)物試驗(yàn)、動(dòng)物解剖分析。武漢的這個(gè)P4實(shí)驗(yàn)室屬于中型的P4實(shí)驗(yàn)室，可以用猴子做活體實(shí)驗(yàn)。

目前，世界上真正投入運(yùn)行的四級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室只有10個(gè)左右。武漢P4實(shí)驗(yàn)室不僅僅是科研需要，更是我國(guó)在公共衛(wèi)生和公共安全方面的重要戰(zhàn)略部署。正如中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)白春禮所說：“‘工欲善其事，必先利其器’。武漢P4實(shí)驗(yàn)室是構(gòu)建中國(guó)公共衛(wèi)生防御體系的重要環(huán)節(jié)之一。”

實(shí)驗(yàn)室的建成不僅為我國(guó)公共衛(wèi)生體系再添利器，更是保障世界衛(wèi)生安全的重要一環(huán)。中科院武漢病毒所所長(zhǎng)陳新文研究員就表示：“此次埃博拉病毒在非洲暴發(fā)并威脅世界的事實(shí)再次告訴我們，病毒是無國(guó)界的。”