生物安全下病原生物學實驗的改革和實踐

朱鈺

摘 要：目前，國內高校已經認識到實驗室生物安全教育的重要性，并進行了一系列探索，但仍存在不少弊端。高校病原生物學實驗室需在確保生物安全下，努力提高學生綜合能力，適應新形勢下對病原生物學的要求。針對目前大多數高校的情況，可通過優化課程設置，改變教學方法，改進實驗教學手段，加強病原生物學實驗室工作人員生物安全培訓和實驗室硬件建設，并將生物安全教育貫徹到學生實驗教學的各個環節，為學生創造了一個高質量、高標準的實驗教學環境。

關鍵詞：生物安全;病原生物實驗;能力;課程改革

一、引言

生物安全通常是指對生物危害的檢測、評價、監測、防范和治理的科學技術體系。自進入21世紀以來，全球所面臨的病原生物威脅不斷增加。這一方面同人類與大自然的接觸增多有關，另一方面也同高等級生物安全實驗室事故頻發有關。無論是2003年或是2004年的SARS實驗室感染事件，還是2010年東北農業大學27名學生感染布魯氏菌，都表明高校病原生物學實驗室是一塊應當加強管理的“保留地”[1-3]。我國雖然于2002年頒布了《微生物和生物醫學實驗室生物安全通用準則》，對相關病原生物實驗室的生物安全作了相關規定，且SARS流行后，又先后及時頒布了《病原微生物實驗室生物安全管理條例》和《實驗室生物安全通用要求》等一系列法律法規;2018年國務院再次對《病原微生物實驗室生物安全管理條例》進行了修訂，強化了對實驗室安全等級的要求。但由于歷史原因，我國人民對生物安全的整體了解和認識明顯弱于西方國家。

高校病原生物學實驗室主要承擔著醫學微生物和人體寄生蟲兩門課程的實驗教學，全面且先進的病原生物學實驗課是幫助學生提高綜合臨床能力的重要途徑。伴隨高校教學內容和研究種類、領域的不斷擴大，高校擴招、學生人數越來越多，高校病原生物學實驗室的生物安全問題逐漸暴露出來。而病原生物學實驗課的性質，又決定了進入實驗室的教師和學生，都會不同程度地接觸到病原體。如何在目前有限的條件下，既有效地預防、控制和消除可能發生的生物安全隱患，促進學生對生物安全的認識，保護參與者的身體健康和生命安全，又保障正常教學秩序的開展和學生實驗技能的提升。結合重慶醫科大學病原生物學實驗室的實際，通過優化課程設置，改變教學方法，改進實驗教學手段，針對性的制訂安全制度，為保障學生高質量、高標準的完成實驗教學提供了實踐。

二、當前我國病原生物學實驗室的現狀

硬件落后是當前我國病原生物學實驗室的現狀。我國雖然早在2004年就公布了《生物安全實驗室建筑技術規范》，但由于歷史原因，我國大多數高校的病原生物學實驗室基本上都沒有嚴格執行此標準，所以大多數高校病原生物學實驗室的防護標準基本為BLA-1，甚至更低[4]。而目前國內大多數高校病原生物學實驗室，實驗教學中普遍使用的大腸桿菌、金黃色葡萄菌、化膿鏈球菌、毛霉等菌種在原衛生部公布的《人間傳染的病原微生物名錄》中都屬于危害程度第三類，要求在進行大量實驗活動操作時使用BLS-2實驗室[5]。如果嚴格執行這一規定，將使大多數高校病原生物實驗室的正常教學工作難以開展，而高校無論是在原有建筑物內進行改建BLS-2實驗室或新建BLS-2實驗室，都需要投入較大的資金，這可能導致許多高校直接減少學時，繼而降低了培養目標。

生物安全制度管理、執行不嚴。雖然國務院早在2004年就公布了《病原微生物實驗室生物安全管理條例》，高校病原生物實驗室也陸續上墻公布，但在具體的執行中多流于形式。普遍存在“四個不到位”，即管理部門對高校監控不到位，高校自身對學生的生物安全教育不到位，實驗教師要求不到位，學生自身認識不到位。學生在實驗室中隨便走動、吃東西，不穿實驗服，剛接觸過細菌試管就直接接打電話、直接用帶手套的手觸摸電腦、手機等現象常有發生。2010年東北農業大學學生感染布魯氏菌就是如此，學生上午解剖，下午觀察，全程無消毒、無防護。同時，由于微生物培養簡單，上手比較容易，導致高校一些沒有微生物背景的人也較易跨界參與其研究，因對生物安全的重要性及危險性認識不足，操作上的不規范，同樣帶來了巨大的生物安全隱患。而國務院所公布的《人間傳染的病原微生物名錄》中更是缺少對一些重要人獸共患寄生蟲的監控。所以高校中一些非病原生物專業人員的跨界研究和人獸共患寄生蟲的研究正在成為另一個新的生物安全隱患。

三、生物安全下病原生物學實驗的改革和實踐

（一）基于生物安全下的實驗教學大綱和內容設置

目前，大多數院校的病原生物學實驗內容包括醫學微生物和人體寄生蟲兩部分。例如，人體寄生蟲實驗分為線蟲、吸蟲、絳蟲等，醫學微生物實驗分為細菌、真菌、病毒，一些教學內容已經跟不上生物安全的要求。為此，重慶醫科大學首先將病原生物學實驗室和免疫學實驗室進行整合，成立了病原生物學及免疫學實驗室。通過從新梳理實驗大綱，清查出學生實驗過程需要操作的病原體項目有14項，實驗技術人員和老師需要接觸病原體的項目24項。隨后在實驗教學內容上以實驗材料為主線將病原生物和免疫實驗按血液、糞便、組織、尿液、動物等進行分類，對病原生物學和免疫學實驗內容中涉及生物安全的內容從新進行了編排和設置。例如，細菌實驗中革蘭染色菌種和方法的選擇，腸道桿菌中生化反應菌種的選擇等。明確了人體寄生蟲實驗中學生自己制作囊蚴玻片的實驗流程和動物來源、尸體處理等細節;改變了病毒實驗中所需要的病毒種類和方法。最大限度從實驗大綱、內容和技術方法上保證教師和學生的生物安全。

（二）基于生物安全下的創新性教學方法和手段的應用

如果把實驗大綱和實驗內容比喻為實驗課的血和肉，那么創新性教學方法就是賦予這些血和肉有靈性的魂。為保證學生在高致病性微生物帶來的生物安全問題下，仍然獲得相關能力，并能不斷提高相關能力和技巧，我校同時還在教學方法和手段上進行許多創新和改革。在參考國內外優秀教學方法的基礎上，一方面充分利用實驗室原有的設備，如病理標本展示柜、宿主展示柜向學生講解、宣傳生物安全;另一方面又組織教師對一些強致病病原體進行微課錄制，推送給學生，幫助學生掌握相關知識;同時還與公司合作制作了革蘭染色、血液標本、糞便標本檢查等虛擬實驗和VR實驗。借助高科技手段替代高風險生物安全的操作。這些借助操作視頻、微課、慕課、虛擬網絡實驗等的新型實驗教學方法，不但利于幫助學生反復熟悉并掌握相關的知識，還保障了學生的安全。

“紙上得來終覺淺”，如果一味的利用視頻或虛擬實驗，一方面會降低學生的學習興趣，另一方面也不利于學生動手能力的培養。適當、足量的實踐操作不僅可以增加學生的動手能力，還可以增強學生的生物安全意識。為保證學生有足夠的操作，針對病原生物實驗中所涉及的生物安全菌種，一方面尋找安全生物制品進行替代，另一方面積極進行仿真替代。例如，我們先后制作了相關高致病細菌的生化仿真塑膠的培養物;通過實驗室模擬配置安全生物“標本”替代“臨床標本”;通過實驗室和學生寢室微生物測定模擬生物安全事故等。經過這樣精心準備的實驗內容和教學，即加強了學生對生物安全的認識，又使學生得到了足夠的訓練，在保證生物安全的基礎上，很好地完成了實踐教學。

（三）基于生物安全下的硬件配套和管理組織體系

改變教學方法、創新實驗教學手段僅是避免發生實驗室生物安全事故的方法之一，而不是唯一。不斷創造條件提高病原生物學實驗室的硬件設施和管理不但是其自身學科發展的需要，同時也是國家高等教育發展的需要。為此，借助重慶醫科大學對本科教學的改革發力，我們逐步對涉及生物安全的實驗室進行了不同程度的改造，在實驗室內安置了洗眼器、高壓消毒器、紫外燈、生物安全柜等必要安全設施，并積極進行生物安全水平二級（BSL-2）實驗室的申請和建設。通過學校對教學改革的大力推進，實驗教學的硬件得到了大幅提升，為本科學生實驗課的順利進行提供了良好的生物安全教學環境。好的硬件設施，還需要好的管理來保障。因此，重慶醫科大學從上至下制定了嚴格的生物安全管理體系;要求定期對相關教師進行生物安全培訓，同時實驗室制定了相關生物安全管理制度，對菌種保管室、接種室嚴格實行憑卡出入登記，實驗過程中嚴格執行《菌種移交登記冊》《菌種注銷登記冊》記錄，并定期對實驗技術人員和實驗指導老師進行生物安全考核。為保障在教學過程中始終貫穿生物安全，幫助學生樹立生物安全意識，實驗室一方面對常見問題制定了針對性較強的病原生物學及免疫學實驗室學生實驗守則，要求實驗指導老師在第一堂實驗課前進行詳細講解，并通過視頻讓學生認識到生物安全對個人、學校及國家的重要性;另一方面還通過在不同病原生物實驗過程中多次反復強調生物安全，將生物安全基本原理，氣流與屏障建立，污染銳器、感染動物和泄漏處置，生物安全柜操作等生物安全技能融入具體實驗中，確保學生對生物安全建立起敬畏之心。

四、結語

伴隨人類對自然探索的增多和相關生物技術的發展，21世紀的全球已經將生物安全問題列入影響國家經濟發展、政治穩定的重大問題。高校病原生物學實驗室是培養學生實踐能力的重要場所，同時也是生物安全隱患多的地方。高校病原生物學實驗室如何在保證不斷發展創新的同時，保障生物安全建設同步進行，避免生物安全事故的發生已經成為全球重點關注的問題。歷史的原因使我國高校病原生物學實驗室的硬件配套落后，但是這不能成為我們放松生物安全的理由，更不能依靠“等，要”來進行硬件建設。高校病原生物學實驗室的生物安全問題，也絕不是簡單靠硬件和管理的建設，就能一勞永逸的。高校病原生物學實驗室的生物安全是一項長期和持續的工作。實踐表明，只有通過教學內容、方法、硬件、管理全面的建設，才能保證學生在獲得全面培養的同時，也對生物安全建立起敬畏之心。

參考文獻：

[1]劉慧玲，楊世平，溫崇慶，等.高校微生物學實驗室安全的關鍵控制點分析[J].實驗技術與管理，2012（11）.

[2]郭中敏，包慧敏，鄧新燕，等.淺談高校實驗動物生物安全管理與防范[J].熱帶醫學雜志，2016（3）.

[3]呂岫華，劉偉，劉巧麗，等.病原生物學實驗室生物安全[J].實驗室研究與探索，2012（10）.

[4]秦鋒，黃強，袁久哄.淺析高校實驗室生物安全事件的原因與管理對策[J].實驗室研究與探索，2017（8）.

[5]宋志剛，劉芳，任曉楠，等.實驗動物從業人員環境健康安全管理體系中生物安全培訓的重要性[J].中國比較醫學雜志，2018（8）.