從SARS、MERS到COVID-19爆發(fā)談高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室及其應(yīng)用

張國(guó)林，景榮先，邢以文，薛 滿

（1.蘇州市藥品檢驗(yàn)檢測(cè)研究中心，江蘇蘇州 215000；2.蘇州市立醫(yī)院，江蘇蘇州 215000；3.南京中醫(yī)藥大學(xué)，南京 210000）

0 引言

生物安全是國(guó)家安全的重要組成部分，與國(guó)家核心利益密切相關(guān)［1-2］。我國(guó)已經(jīng)將生物安全納入國(guó)家安全戰(zhàn)略，生物安全法草案已于2019年10月21日提請(qǐng)十三屆全國(guó)人大常委會(huì)第十四次會(huì)議審議。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)生物安全的認(rèn)識(shí)不斷深化，同時(shí)也推動(dòng)了生物安全實(shí)驗(yàn)室的不斷發(fā)展。根據(jù)病原微生物的傳染性和危害性大小，國(guó)際上通常將生物安全實(shí)驗(yàn)室分為BSL-1、BSL-2、BSL-3 和BSL-4 4 個(gè)等級(jí)。高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室是指生物安全3級(jí)（BSL-3／ABSL-3）和4 級(jí)（BSL-4／ABSL-4）實(shí)驗(yàn)室，主要用于操作風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高的烈性病原微生物。

隨著全球生物安全問(wèn)題的日益突出，尤其是烈性傳染病所帶來(lái)的生物安全問(wèn)題頻發(fā)，生物安全及生物安全實(shí)驗(yàn)室建設(shè)已引起各國(guó)的普遍重視。世界范圍內(nèi)新的烈性病原體和新發(fā)高傳染性病原體不斷出現(xiàn)，如嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒（SARS-CoV）、埃博拉病毒（Ebola virus）、中東呼吸綜合征冠狀病毒（MERSCoV）、2019 新型冠狀病毒（2019-nCoV）等。為防止傳染病病原體的擴(kuò)散，病原體的研究必須在相應(yīng)等級(jí)的生物安全實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。我國(guó)已制定了一系列法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)、硬件配套、設(shè)施條件、生物防護(hù)等［3］。通過(guò)國(guó)際合作和自主創(chuàng)新，我國(guó)高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室建設(shè)已經(jīng)起步并積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，且通過(guò)接觸國(guó)際實(shí)驗(yàn)室加深了對(duì)生物安全實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)識(shí)。從SARS、MERS到新型冠狀病毒肺性炎（Corona Virus Disease 2019，COVID-19）的每一次公共生物安全事件都強(qiáng)化了人們對(duì)生物安全問(wèn)題的認(rèn)識(shí)，也促進(jìn)生物安全管理體系和防護(hù)措施的完善。現(xiàn)就高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室及其在COVID-19流行背景下的應(yīng)用進(jìn)行論述，為相關(guān)領(lǐng)域的研究及疾病的診斷和治療提供參考。

1 高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室的功能與建設(shè)的必要性

烈性傳染病預(yù)防、控制和新藥開(kāi)發(fā)需要高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室作為技術(shù)平臺(tái)。2003年中國(guó)爆發(fā)的SARS疫情、2014年西非國(guó)家爆發(fā)的埃博拉疫情、2019年中國(guó)爆發(fā)的COVID-19疫情給人類(lèi)生命安全帶來(lái)嚴(yán)重的威脅。雖然目前我國(guó)疫情已得到有效的控制，但仍存在再次爆發(fā)的可能性，而國(guó)外疫情正呈現(xiàn)加劇的態(tài)勢(shì)。同時(shí)，未來(lái)社會(huì)也存在爆發(fā)未知烈性傳染病原體導(dǎo)致傳染性疾病流行的可能性。因此，需對(duì)病原微生物進(jìn)行系統(tǒng)而深入的研究，而此過(guò)程需要在高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。世界衛(wèi)生組織提出埃博拉病毒、克里米亞剛果出血熱病毒、中東呼吸綜合征病毒以及馬爾堡病毒等需要在BSL-4級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。同時(shí)，為降低潛在的生物安全風(fēng)險(xiǎn)，檢測(cè)潛在的含有COVID-19病毒的樣本也應(yīng)在高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。

基于安全角度的考慮，開(kāi)發(fā)2019-nCoV等高致病性微生物疫苗和相關(guān)的治療性藥物研究需在高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。SARS、MERS、COVID-19等高致病性微生物誘發(fā)疫情的突然爆發(fā)給全球人類(lèi)的生命安全和經(jīng)濟(jì)帶來(lái)極大的威脅。研制開(kāi)發(fā)應(yīng)對(duì)高致病性微生物的疫苗和藥物是進(jìn)行預(yù)防及治療的關(guān)鍵。開(kāi)發(fā)有效的疫苗是控制COVID-19的大流行、消除其傳播和復(fù)發(fā)的重要措施［4-5］。目前抗病毒類(lèi)疫苗包括減毒活疫苗、非活性疫苗、類(lèi)病毒顆粒疫苗、蛋白基疫苗、病毒載體疫苗、基于DNA或mRNA的疫苗等。開(kāi)發(fā)高致病性微生物疫苗和治療藥物均涉及病毒株的分離、篩選和培養(yǎng)等高風(fēng)險(xiǎn)的操作過(guò)程，這類(lèi)研究操作必須在高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。

國(guó)防生物安全的預(yù)警與處置需高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室。生物安全是國(guó)防安全的重要組成部分，有害生物制劑潛在威脅在一定程度上也是國(guó)防安全的重要威脅。國(guó)防安全中應(yīng)能夠?qū)ι锇踩珣?yīng)有效應(yīng)對(duì)，對(duì)可能的生物安全威脅做到有效預(yù)警、處置。歷史上曾有過(guò)多次生物恐怖相關(guān)的報(bào)道，如1984年美軍潛艇肉毒毒素中毒事件、1995年日本奧姆真理教導(dǎo)演的生物恐怖等。2001年美國(guó)發(fā)生的為期數(shù)周的炭疽事件造成5人死亡，17人感染的生物恐怖事件。因此，除了建立和完善管理體制和應(yīng)急反應(yīng)機(jī)制、建立生物危害預(yù)警和評(píng)估系統(tǒng)外，建立高等級(jí)的生物安全實(shí)驗(yàn)室也是十分必要的。高級(jí)別的生物安全實(shí)驗(yàn)室是開(kāi)展有害生物制劑及生物恐怖制劑監(jiān)控、研究的重要平臺(tái)［6］。

極端環(huán)境中病毒研究。隨著人類(lèi)探索范圍的擴(kuò)大及全球氣候環(huán)境的變化，極端環(huán)境中，如高寒極地、深層凍土中的病毒不斷出現(xiàn)，如14萬(wàn)年前的番茄病毒、3萬(wàn)年前的新型巨型DNA活病毒、7000年前的石藻病毒等。雖然目前對(duì)這些病毒的風(fēng)險(xiǎn)及危害性尚未得到完全的評(píng)估，但極端環(huán)境中病毒給人類(lèi)社會(huì)的健康帶來(lái)極大的風(fēng)險(xiǎn)是確定的。極端環(huán)境中病毒等微生物的研究需要在嚴(yán)格防護(hù)的環(huán)境中進(jìn)行，而高等級(jí)的生物安全實(shí)驗(yàn)室無(wú)疑是第一選擇。

2 生物安全實(shí)驗(yàn)室的法規(guī)與特點(diǎn)

2.1 生物安全實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)法規(guī)

目前，生物安全法草案已提請(qǐng)十三屆全國(guó)人大常委會(huì)第十四次會(huì)議審議。在此之前，我國(guó)相關(guān)部門(mén)已制定了一些法規(guī)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范生物安全實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)、運(yùn)行和管理。《中華人民共和國(guó)傳染病防治法》對(duì)與病原微生物有關(guān)的疾病預(yù)防控制機(jī)構(gòu)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室和從事病原微生物實(shí)驗(yàn)的單位的生物安全管理做了規(guī)定。2004年國(guó)務(wù)院頒發(fā)《病原微生物實(shí)驗(yàn)室生物安全管理?xiàng)l例》（國(guó)務(wù)院424號(hào)令）作為生物安全實(shí)驗(yàn)室建設(shè)運(yùn)行的指導(dǎo)文件。衛(wèi)生行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《微生物和生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室生物安全通用準(zhǔn)則》參考了美國(guó)《微生物和生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的生物安全》相關(guān)內(nèi)容，涵蓋了生物安全防護(hù)的基本原則、實(shí)驗(yàn)室的分類(lèi)、生物安全實(shí)驗(yàn)室的基本要求、生物危險(xiǎn)標(biāo)示的使用、三級(jí)和四級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室的使用和維護(hù)等內(nèi)容。中華人民共和國(guó)住建部制定的GB50346-2011《生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范》對(duì)生物安全實(shí)驗(yàn)室的分級(jí)和技術(shù)指標(biāo)、建筑和裝修、暖通空調(diào)、給水排水和氣體空供應(yīng)、消防和安全等內(nèi)容作了具體的規(guī)定。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB19489-2008已成為全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)驗(yàn)室規(guī)范化管理的指南和準(zhǔn)繩。與國(guó)外同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)相比，GB19489-2008《實(shí)驗(yàn)室生物安全通用要求》和GB50346-2011《生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范》等是趨于嚴(yán)格的。另外，生物安全管理相關(guān)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)還包括《人間傳染的病原微生物名錄》（2006年）、《可感染人類(lèi)的高致病性病原微生物菌（毒）種或樣本運(yùn)輸管理規(guī)定》等。

雖然上述法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)均強(qiáng)調(diào)了生物安全管理體系的完整性，但這些標(biāo)準(zhǔn)均為多年以前制定，制定日期最晚的GB50346—2011《生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范》執(zhí)行時(shí)間也已接近10年，GB19489—2008《實(shí)驗(yàn)室生物安全通用要求》更是超過(guò)10年，這些標(biāo)準(zhǔn)均存在對(duì)高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室特征性管理要素描述及要求不足的局限性［7］。以下7條為現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中存在的局限性的列舉：①潛在污染風(fēng)險(xiǎn)的周期性評(píng)估方面。高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室設(shè)施、設(shè)備等硬件很好地控制了病原微生物泄露的風(fēng)險(xiǎn)，且該類(lèi)實(shí)驗(yàn)室的個(gè)人防護(hù)設(shè)備避免了工作人員感染高致病性生物因子的可能性。合格的科研和實(shí)驗(yàn)人員經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的崗位知識(shí)和操作技能培訓(xùn)考核降低了生物安全事件的發(fā)生概率。但高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室設(shè)施設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中是否會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間的無(wú)監(jiān)控異常期、按照實(shí)驗(yàn)室制定的操作規(guī)程進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)操作是否會(huì)出現(xiàn)與預(yù)期結(jié)果不一致的情況等問(wèn)題仍需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。對(duì)高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行潛在污染風(fēng)險(xiǎn)的周期性評(píng)估、及時(shí)發(fā)現(xiàn)生物安全隱患并采取應(yīng)對(duì)措施是避免生物安全事件發(fā)生的重要舉措。現(xiàn)行版的GB19489—2008條款未強(qiáng)制要求高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行潛在污染風(fēng)險(xiǎn)的周期性評(píng)估。②病原因子失活驗(yàn)證試驗(yàn)方面。高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室的樣本、廢棄物等在轉(zhuǎn)移到生物安全二級(jí)及以下實(shí)驗(yàn)室前，應(yīng)對(duì)開(kāi)展操作的生物因子進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確定進(jìn)行失活驗(yàn)證試驗(yàn)的必要性。若經(jīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后試驗(yàn)材料需要進(jìn)行滅活實(shí)驗(yàn)，應(yīng)選擇合適的滅活方法處理。經(jīng)失活驗(yàn)證確認(rèn)生物因子完全失活后試驗(yàn)材料才可移出高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室。GB19489—2008條款未強(qiáng)制要求高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室制定并嚴(yán)格執(zhí)行失活試驗(yàn)試驗(yàn)的規(guī)程及操作。③嚴(yán)格物理封閉結(jié)合微生物封閉措施。采用物理封閉措施、生物封閉措施等多維的封閉性措施是高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行安全的重要方面。物理封閉措施為高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑的物理結(jié)構(gòu)隔離和實(shí)驗(yàn)人員的防護(hù)措施，生物封閉措施主要是基于生物學(xué)手段，如采用功能缺陷性病原體、低致病性或無(wú)致病性微生物類(lèi)型等降低生物危害風(fēng)險(xiǎn)的措施。現(xiàn)行版的GB19489—2008中關(guān)于“高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室宜盡可能地采用微生物的封閉措施開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)”非強(qiáng)制性的條款。生物封閉措施應(yīng)該作為高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室安全控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和重要特征，應(yīng)將生物封閉措施列為強(qiáng)制性條款。④高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室的分子診斷實(shí)驗(yàn)區(qū)應(yīng)采用無(wú)生物風(fēng)險(xiǎn)陽(yáng)性對(duì)照。經(jīng)提取的病毒核酸可作為科學(xué)研究和實(shí)踐操作中的陽(yáng)性對(duì)照，但其只能作為核酸提取后各操作步驟的對(duì)照，無(wú)法對(duì)前處理步驟及核酸提取過(guò)程進(jìn)行對(duì)照。對(duì)高致病性病毒來(lái)說(shuō)，用披甲核酸代替滅活的高致病性病毒作為陽(yáng)性對(duì)照為最佳的解決方案。⑤ 增強(qiáng)高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室的生物安全文化氛圍。高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室的物理屏障和人員防護(hù)能夠很好地隔離高致病性病原生物因子，而操作人員的疏忽是高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室發(fā)生獲得性感染的重要原因。美國(guó)疾病控制和預(yù)防中心（CDC）宣布的3起重大生物安全事件均與工作人員的失誤有關(guān)，包括炭疽桿菌孢子處理不當(dāng)使數(shù)十名員工處于暴露于炭疽的風(fēng)險(xiǎn)；低致病性流感病毒與高致病性菌毒株交叉污染；包括6瓶天花病毒的數(shù)百個(gè)生物制劑樣本存放在冷藏室數(shù)十年而無(wú)人注意［8］。因此，尤其是在高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室中，必須將管理程序與生物安全文化放到同等重要的位置。將現(xiàn)行版的GB19489—2008中“高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室應(yīng)建立生物安全文化”修訂為強(qiáng)制性條款是合適的。⑥嚴(yán)控高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室防火措施。雖然消防評(píng)估表明高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)不高，但仍需嚴(yán)格控制。GB19489—2008的第7.22.3條可修訂為“化學(xué)品儲(chǔ)存間的儲(chǔ)存量不應(yīng)超過(guò)該化學(xué)品24 h的消耗量”（參考GB50472 第11.2.1.1 條），規(guī)定實(shí)驗(yàn)室可燃?xì)怏w和液體存放量的限值或范圍。同時(shí)應(yīng)對(duì)GB50346—2011“三級(jí)和四級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室防護(hù)區(qū)設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)”進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。對(duì)不設(shè)置機(jī)械排煙系統(tǒng)的高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室補(bǔ)充其他防火措施，如空氣采樣早期煙霧預(yù)警系統(tǒng)、核心區(qū)域內(nèi)設(shè)置一氧化碳濃度探測(cè)和聲光報(bào)警措施等。另外，通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)采用經(jīng)消防部門(mén)認(rèn)可的生物型密閉閥代替防火閥的防火措施［9］。⑦ 制定廢水處理系統(tǒng)和動(dòng)物殘?bào)w處理系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。單獨(dú)借助蒸汽滅菌器及動(dòng)物屠宰處理設(shè)備的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室并不完全合適。以上僅為現(xiàn)行關(guān)于高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室的部分局限性，隨著技術(shù)的進(jìn)步和人們對(duì)生物風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知加深，應(yīng)對(duì)現(xiàn)行生物安全相關(guān)法律、法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂完善，從建設(shè)理念、風(fēng)險(xiǎn)管理、文化氛圍、新技術(shù)應(yīng)用等方面確保高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室的安全性。

2.2 高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)

生物安全實(shí)驗(yàn)室發(fā)展至今已經(jīng)歷了4個(gè)時(shí)期，即初步認(rèn)識(shí)的萌芽期（1826—1949年）、生物安全實(shí)驗(yàn)室分級(jí)管理的形成期（1949—1983年）、生物安全實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)施和管理體系系統(tǒng)化、規(guī)范化的成熟期（1984—2004年）和2004年至今的繁榮期。高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室是烈性傳染性疾病預(yù)防控制、科學(xué)研究和診斷治療、疫苗及藥物研發(fā)的重要技術(shù)平臺(tái)。但生物安全實(shí)驗(yàn)室，尤其是高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室在建筑建設(shè)、區(qū)域劃分等方面存在一些特殊的要求。高級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室若與其他實(shí)驗(yàn)室共用建筑物，應(yīng)在獨(dú)立隔離的區(qū)域內(nèi)設(shè)置，或直接將高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室建設(shè)在獨(dú)立的建筑物內(nèi)。高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室區(qū)域通常劃分為防護(hù)工作區(qū)和輔助工作區(qū)。生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室防護(hù)工作區(qū)通常包括主實(shí)驗(yàn)室操作區(qū)、緩沖區(qū)、防護(hù)服更換區(qū)等。生物安全四級(jí)實(shí)驗(yàn)室防護(hù)區(qū)除了包括上述區(qū)域外，還包括化學(xué)淋浴間、防護(hù)走廊等，這些都是存在較高生物安全風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域。輔助工作區(qū)通常不存在生物安全風(fēng)險(xiǎn)。高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室內(nèi)未經(jīng)處理的空氣在任何情況下都嚴(yán)禁外排，且要求防護(hù)區(qū)內(nèi)房間維持負(fù)壓、有序的壓力梯度和定向氣流。生物安全領(lǐng)域面臨的嚴(yán)峻形勢(shì)促進(jìn)了生物安全的相關(guān)研究，其中傳染病病原體的檢測(cè)、疫苗及治療藥物的研發(fā)等均需要高等級(jí)的生物安全實(shí)驗(yàn)室。

從SARS、MERS到COVID-19的每一次公共生物安全事件都強(qiáng)化了人們對(duì)生物安全危害的認(rèn)識(shí)，也促進(jìn)生物安全管理體系和防護(hù)措施的完善。我國(guó)2003年前約有10個(gè)BSL-3級(jí)的高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室，但當(dāng)時(shí)的高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室功能相對(duì)較弱，相關(guān)的法律法規(guī)也存在較大的局限性。SARS疫情后，國(guó)家對(duì)生物安全實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與管理越來(lái)越規(guī)范，國(guó)務(wù)院于2004年發(fā)布了《國(guó)家高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)劃》。國(guó)內(nèi)多家機(jī)構(gòu)新建或改擴(kuò)建了生物安全實(shí)驗(yàn)室。目前，我國(guó)大陸地區(qū)已建成2家生物安全四級(jí)實(shí)驗(yàn)室，即中科院武漢病毒所的BSL-4生物安全實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)農(nóng)科院哈爾濱獸醫(yī)研究所的ABSL-4生物安全實(shí)驗(yàn)室。目前，越來(lái)越多的生物安全實(shí)驗(yàn)室被不斷建立，其運(yùn)行發(fā)展呈現(xiàn)出一定的特點(diǎn)：高級(jí)別的生物安全實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)均納入國(guó)家生物安全體系的建設(shè)范疇；大部分高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室屬于政府部門(mén)，日常運(yùn)行依靠國(guó)家財(cái)政投入，小部分為私營(yíng)機(jī)構(gòu)管理運(yùn)行；逐步建立了以高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室為核心的生物安全體系；生物安全實(shí)驗(yàn)室的功能與職能不斷發(fā)生轉(zhuǎn)變，在單純的病原體檢測(cè)的基礎(chǔ)上納入了基礎(chǔ)研究與教育培訓(xùn)的職能。

3 高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室空調(diào)系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)

高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室均進(jìn)行負(fù)壓設(shè)計(jì)，防止病原微生物的泄漏。空調(diào)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室維持負(fù)壓環(huán)境的關(guān)鍵，也是實(shí)現(xiàn)生物安全實(shí)驗(yàn)室生物安全的重要技術(shù)保障。目前各國(guó)的規(guī)范都對(duì)高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)提出了冗余設(shè)計(jì)的要求。GB19489—2008《實(shí)驗(yàn)室生物安全通用要求》和GB50346—2011《生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范》對(duì)高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)提出了冗余設(shè)計(jì)的明確要求，主要包括送風(fēng)機(jī)備用、排風(fēng)機(jī)備用、排風(fēng)2道高效過(guò)濾器等設(shè)計(jì)。GB19489—2008《實(shí)驗(yàn)室生物安全通用要求》條款6.3.3.12要求高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室有備用排風(fēng)機(jī)，GB50346—2011《生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范》條款5.2.3至條款5.2.5要求高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室設(shè)置備用送風(fēng)機(jī)、備用排風(fēng)機(jī)，且備用排風(fēng)機(jī)應(yīng)能自動(dòng)切換，并保持切換時(shí)有序的壓力梯度和定向流［10］。美國(guó)疾控中心發(fā)布的《微生物和生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室的生物安全》（第5版，2009年）對(duì)安全柜型實(shí)驗(yàn)室、正壓型實(shí)驗(yàn)室和大動(dòng)物生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室的送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)和排風(fēng)高效過(guò)濾器等做了一定的要求，對(duì)生物安全四級(jí)實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)做出規(guī)定。加拿大2015年也頒布了《加拿大生物安全標(biāo)準(zhǔn)》（第2版）和配套的《加拿大生物安全手冊(cè)》（第2版），但未對(duì)送排風(fēng)冗余設(shè)計(jì)和備用做出明確要求。澳大利亞／新西蘭頒布的《實(shí)驗(yàn)室安全》第三部分《微生物安全與防護(hù)》分別對(duì)生物安全四級(jí)實(shí)驗(yàn)室的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)做了要求，但未對(duì)三級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室的冗余設(shè)計(jì)有明要求。與美國(guó)疾控中心發(fā)布的要求類(lèi)似，世界衛(wèi)生組織發(fā)布的《實(shí)驗(yàn)室生物安全指南》對(duì)生物安全四級(jí)實(shí)驗(yàn)室冗余設(shè)計(jì)提出了明確要求，但未明確要求生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室冗余設(shè)計(jì)。中國(guó)高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的冗余設(shè)計(jì)要求高于WHO、美國(guó)、加拿大和澳大利亞／新西蘭。

高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)提出了冗余設(shè)計(jì)缺乏具體的技術(shù)要求和細(xì)節(jié)。如排風(fēng)機(jī)方面，根據(jù)主排風(fēng)機(jī)和備用排風(fēng)機(jī)是否共用排風(fēng)機(jī)箱有共用式和獨(dú)立式（推薦），根據(jù)是否同時(shí)運(yùn)行有1用1備的冷備式和兩用互備的熱備式。同時(shí)，送風(fēng)機(jī)1用1備的方式有兩類(lèi)，分別為整個(gè)新風(fēng)機(jī)組的完全備用和僅送風(fēng)機(jī)段的冗余備用。另外，排風(fēng)2道高效過(guò)濾器也有分散式和集中式。冗余設(shè)計(jì)可以確保實(shí)驗(yàn)室有效、可靠運(yùn)行，但也會(huì)增加實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本。應(yīng)統(tǒng)籌考慮國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估狀況。

4 COVID-19流行背景下的生物安全實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用與管理

在COVID-19全球流行背景下，體液樣本中新冠病毒的快速檢測(cè)是及時(shí)控制傳染源、切斷傳播途徑和保護(hù)易感者的決策基礎(chǔ)。在探索瑞德西韋、地瑞那韋等潛在化學(xué)治療藥物的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)針對(duì)新型冠狀病毒的疫苗、治療性抗體等生物治療手段對(duì)疾病的預(yù)防及治療具有重要的價(jià)值。上述的樣本檢測(cè)、疫苗開(kāi)發(fā)和治療性抗體研發(fā)等過(guò)程均涉及高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室的使用［11］。

由于患者感染新冠病毒至臨床出現(xiàn)明顯癥狀具有一定的潛伏期，因此，對(duì)體液樣本中新冠病毒的快速檢測(cè)結(jié)果是實(shí)行傳染源控制、傳播途徑切斷和易感者保護(hù)的決策基礎(chǔ)［12］。新冠病毒檢測(cè)實(shí)驗(yàn)操作要基于相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估來(lái)執(zhí)行。所有樣品的起始操作步驟必須在經(jīng)驗(yàn)證的生物安全柜或其他防護(hù)設(shè)施中進(jìn)行，涉及病毒的培養(yǎng)、分離及中和實(shí)驗(yàn)均應(yīng)在BSL3級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。

疫苗主要通過(guò)模擬疾病因子來(lái)激活機(jī)體自身的免疫系統(tǒng)，建立體內(nèi)活躍的防御機(jī)制來(lái)應(yīng)對(duì)未來(lái)可能的感染。新型冠狀病毒疫苗的研發(fā)對(duì)控制COVID-19疾病的流行、保護(hù)易感人群的作用是第一位的。目前已有多家大型制藥公司進(jìn)行了新型冠狀病毒疫苗的研發(fā)，如賽諾菲巴斯德（Sanofi Pasteur）與Translate Bio合作開(kāi)發(fā)用于COVID-19的新型mRNA疫苗。2020年3月16日，由我國(guó)軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院陳薇院士課題組研制的重組新冠疫苗已獲批啟動(dòng)展開(kāi)臨床試驗(yàn)。疫苗研發(fā)通常包括兩個(gè)階段，①疫苗前期研發(fā)過(guò)程，包括獲得活病毒、分離相關(guān)亞單位、通過(guò)基因重組獲得重組蛋白、臨床前獨(dú)立研究等，②疫苗研發(fā)及注冊(cè)過(guò)程。應(yīng)當(dāng)指出的是，分析新型冠狀病毒毒株信息是啟動(dòng)新型冠狀病毒疫苗研發(fā)的第一步。中國(guó)疾病預(yù)防控制中心2020年1月7日及12日分別從臨床樣品和環(huán)境樣本中成功分離了新型冠狀病毒。分離新型冠狀病毒毒株需要在高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。分離毒株后進(jìn)行種子毒株篩選也是新型冠狀病毒疫苗研發(fā)的重要步驟，此過(guò)程也需要在高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。除了上述過(guò)程，疫苗研制過(guò)程還涉及疫苗株培養(yǎng)、樣本檢測(cè)和效果驗(yàn)證等多個(gè)流程，這些過(guò)程中均有操作步驟需要在高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。

目前尚無(wú)治療新冠病毒的特效治療藥物，針對(duì)新冠病毒的疫苗正處于研發(fā)和臨床階段。特異性的治療抗體已成為治療新冠病毒的新思路［13-14］，且新冠肺炎診療方案（試行第七版）新增了血清抗體檢測(cè)、免疫治療的方法［15］。報(bào)道稱(chēng)中國(guó)生物已完成對(duì)部分COVID-19康復(fù)者血漿的采集工作，正開(kāi)展新冠病毒特免血漿制品和特免球蛋白的制備過(guò)程。新冠病毒感染患者接受抗體治療12～24 h后，實(shí)驗(yàn)室主要的炎癥指標(biāo)水平明顯下降，淋巴細(xì)胞比例上升，且患者血氧飽和度、病毒載量等重點(diǎn)指標(biāo)全面向好，臨床體征和癥狀明顯好轉(zhuǎn)。在特異性治療抗體研發(fā)階段，需進(jìn)行嚴(yán)格的血液生物安全性檢測(cè)、病毒滅活、抗病毒活性檢測(cè)等過(guò)程。為保護(hù)研發(fā)人員安全、防止新冠病毒的擴(kuò)散，這些過(guò)程均需在高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。同時(shí)，新冠特免血漿制品是由康復(fù)者捐獻(xiàn)的含高效價(jià)新冠病毒特異性抗體的血漿，需經(jīng)過(guò)病毒滅活處理，并對(duì)抗新冠病毒中和抗體、多重病原微生物檢測(cè)后制備而成，用于新冠肺炎危重患者的治療。這些過(guò)程均需用到高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室。

5 結(jié)語(yǔ)

生物安全管理體系的技術(shù)要素和管理要素是確保高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室生物安全的關(guān)鍵。管理要素包括潛在污染的周期性評(píng)估、失活驗(yàn)證試驗(yàn)、分子診斷試驗(yàn)的無(wú)生物風(fēng)險(xiǎn)陽(yáng)性對(duì)照、微生物的不同密閉措施以及生物安全文化。我國(guó)雖然已經(jīng)在高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理方面取得了較大的進(jìn)步，在預(yù)防、控制烈性傳染病方面發(fā)揮了關(guān)鍵的作用。但也應(yīng)看到，存在一定的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在：關(guān)于高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、管理和運(yùn)行等方面的法律、法規(guī)較少；與歐美等國(guó)家相比，我國(guó)BSL-4生物安全實(shí)驗(yàn)室數(shù)量少，經(jīng)驗(yàn)不足；缺少同時(shí)掌握生物安全技術(shù)、硬件管理和設(shè)施設(shè)備維護(hù)的復(fù)合型人才。

在COVID-19全球流行背景下，體液樣本中新冠病毒的快速檢測(cè)是傳染源控制、傳播途徑切斷和易感者保護(hù)的決策基礎(chǔ)。在缺乏特效治療藥物的背景下，開(kāi)發(fā)針對(duì)新型冠狀病毒的疫苗、治療性抗體等生物治療手段對(duì)疾病的預(yù)防及治療具有重要的價(jià)值。這些過(guò)程中多個(gè)步驟均涉及高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室的使用。因此，在今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，需要建立和完善生物安全相關(guān)的法律法規(guī)，建立一批BSL-4生物安全實(shí)驗(yàn)室，并以BSL-4S生物安全實(shí)驗(yàn)室為核心，形成均衡的高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室布局；同時(shí)加大高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室硬件投入，優(yōu)化資源配置，實(shí)現(xiàn)資源效益的最大化。另外，加強(qiáng)外部人才引進(jìn)與內(nèi)部人才培養(yǎng)，形成一批高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室復(fù)合型人才也是高級(jí)別生物安全實(shí)驗(yàn)室管理和應(yīng)用的重要方面。

在黨的堅(jiān)強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)下，全面貫徹黨的教育方針，堅(jiān)持馬克思主義指導(dǎo)地位，堅(jiān)持中國(guó)特色社會(huì)主義教育發(fā)展道路，堅(jiān)持社會(huì)主義辦學(xué)方向，立足基本國(guó)情，遵循教育規(guī)律，堅(jiān)持改革創(chuàng)新，以凝聚人心、完善人格、開(kāi)發(fā)人力、培育人才、造福人民為工作目標(biāo)，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人，加快推進(jìn)教育現(xiàn)代化、建設(shè)教育強(qiáng)國(guó)、辦好人民滿意的教育。

——2018-09-10習(xí)近平在全國(guó)教育大會(huì)上的講話