新農科背景下教學實驗室生物安全HACCP管理體系構建與探索

吳華　李琰　苑麗

摘 要：高校實驗室作為教學的主要場所，其生物安全管理責任重大。本研究調查、分析了新農科背景下高校動物醫學實驗室生物安全管理現狀，確定了實驗室生物安全的關鍵環節和重要隱患，從實驗動物、實驗生物材料、實驗設備、實驗廢棄物、實驗人員5個關鍵控制點進行研究，制訂HACCP計劃，探索創建與時俱進的動物醫學實驗室生物安全管理技術體系，旨在提高農業院校實驗室安全管理能力，助推動物醫學一流學科建設，也為同類高校實驗室安全管理提供參考。

關鍵詞：新農科；實驗室；動物醫學；生物安全；HACCP管理體系

新農科建設賦予農業院校新的歷史使命，也給農業院校帶來了新的挑戰，對高校教育管理模式構建、實踐教學與實驗室建設、實驗室安全文化建設等提出了更高的要求。高校實驗室是實現高水平實驗教學、推動一流學科建設的重要載體，對新農科背景下培養卓越農林人才起支撐作用，因此，加快推進一流實驗室建設與創新發展具有極其重要的現實意義。然而，當前農業院校實踐教學與實驗室建設受傳統思想和理念的制約，實驗室安全管理成為高校教育管理中較為薄弱、亟待優化的一個環節。

2020年，國家出臺了生物安全法，這是我國首次將生物安全納入總體國家安全觀，標志著國家對生物安全問題的重視提升到一個新的高度。國內外突發的實驗室生物安全事件充分說明，實驗室生物安全管理是國家履行安全管理職責、保障公共衛生安全的重要環節，也是高校實驗室發揮育人功能、保障教學安全有效開展的重要關口。適時建立與之配套的危害分析和關鍵控制點（HACCP）管理體系，能保障實驗室生物安全，確保農業院校教學安全有效開展。

一、HACCP管理體系及構建背景

HACCP管理體系起源于20世紀60年代美國的食品安全管理，該體系的核心是危害分析和關鍵控制點，即對原材料、關鍵生產工序及影響產品安全的技術因素等進行分析，確定生產過程中的關鍵環節，建立、完善監控程序和技術標準，同時采取規范的風險防控措施。近60年來，HACCP管理體系已在國際范圍內得到廣泛認可和應用，目前已擴展到醫院、食堂等場所和化妝品、藥品、餐飲、化工、汽車、航天等高風險行業。隨著新農科、新技術的不斷發展，高校生物實驗室也成為高風險場所。尤其是在新農科背景下，動物醫學實驗室承擔著靶動物應用、實驗動物管理、病原微生物研究、生物檢材及基因工程產物保管與應用等任務，接觸到人獸共患病病原微生物（如高致病性禽流感病毒、豬德爾塔冠狀病毒）、研究用菌（毒）種、基因工程產物（如生物載體、病原DNA和RNA）等的概率非常大，屬于高風險場所。動物醫學實驗室的動物與材料管理、實驗教學等均屬于高風險環節，采用HACCP管理體系符合安全管理理念。構建這種新的管理體系，能將預防和控制動物醫學實驗安全隱患的工作重心前移，有效預防實驗室生物安全事件發生。

二、動物醫學實驗室生物安全管理對象及分析

（一）河南農業大學動物醫學實驗室概況

河南農業大學動物醫學實驗室已有近百年歷史，主要承擔動物醫學、動物科學、獸醫公共衛生、動物藥學、動物檢驗檢疫、藥物制劑、動物性食品安全等專業115門課程的實驗教學工作，實驗教學任務繁重。河南農業大學基于該實驗平臺已獲批國家動物免疫學國際聯合研究中心、國家級實驗教學示范中心、農業部動物生化與營養重點實驗室和首批河南省技術創新中心等11個國家級和省部級教學科研中心；擁有動物基礎實驗室、動物醫學實驗室、標本室、預備室、藥品室等22個，總面積達2200平方米，有儀器設備1430臺（件），總價值超過875萬元；在教育教學管理中每年還承擔50多項實驗室開放創新項目和8組虛擬教研室實驗項目，承擔“挑戰杯”中國大學生創業計劃競賽、動物醫學本科生專業技能大賽等國家級和省部級賽事項目的實驗研究和指導任務。

（二）實驗室涉及的生物材料

1.實驗動物

在動物醫學專業日常教學中，為了達到教學效果，需要讓學生借助實驗動物進行生物醫學知識訓練，主要實驗動物有大鼠、小鼠、豚鼠、兔子、雞、蛙、豬、牛、羊、犬、貓等。由于受經費限制，學校目前常用的實驗動物尤其是靶動物多從散養農戶或小型養殖場收購，難以預估其是否攜帶潛在病原。

2.病原微生物

根據《病原微生物實驗室生物安全管理條例》，病原微生物主要分為四類。其中動物醫學實驗室主要涉及第二類、第三類和第四類動物病原微生物，部分實驗室因教學研究需要可能會接觸到第二類、第三類和第四類人獸共患病病原微生物。

第二類動物病原微生物（如經典豬瘟病毒、雞新城疫病毒、布氏桿菌等）雖較少，但也會在動物醫學實驗室的教學中用到；第三類動物病原微生物（如低致病性流感病毒、偽狂犬病病毒、結核分支桿菌、致病性大腸桿菌、沙門氏菌等）在動物醫學實驗室中比較常見；第四類動物病原微生物是指危險性小、致病力低、實驗室感染概率小的獸用生物制品，生產疫苗用到的各種弱毒病原微生物，以及不屬于第一類、第二類、第三類的各種低毒力病原微生物等，它們在動物醫學實驗室中最為常見。

近年，動物病原微生物從脊椎動物跨宿主傳播至人的案例屢見不鮮。例如，流感可從雞、豬等病原變異而對人具有感染性，SARS病毒溯源自果子貍、貉等野生動物。2021年，有報道稱美國學者發現豬德爾塔冠狀病毒跨宿主傳播至海地兒童，同年也有報道稱中國學者發現4名生豬產業從業人員感染豬偽狂犬病病毒。這些高危病原跨宿主傳播的案例說明，動物源疫病亦會對人類公共衛生安全和生物安全構成極大威脅。故動物醫學實驗室中涉及的不同類動物及人醫臨床病原微生物均屬于需加強管理的高風險生物安全暴露點。

3.基因工程技術與新生物材料

動物醫學實驗室作為一流學科建設中重要的科研、教學支撐平臺，在日常教學過程中最常用到基因工程技術和材料，不可避免地存在一定安全隱患。例如，基因編輯技術中最常采用的載體——質粒，由于能夠自主復制，且部分具有結合轉移能力，所攜帶的耐藥基因、毒力基因甚至一些功能未知的基因具備快速傳播的風險，具有相當大的安全隱患。在研究基因作用機制過程中構建的攜帶mcr-like、tetX4、txtX6、vanG、ndm、cfr等基因的質粒一旦傳播至臨床，將突破抗菌藥物的最后一道防線，給相關疾病治療帶來巨大壓力。另外，基因工程技術中的病毒遺傳物質如DNA、RNA片段或其富集物亦具有一定的傳染性。

動物醫學實驗室在新型生物制劑教學研究中會用到一些新納米材料（如納米氧化鋁、mRNA納米疫苗）。納米材料作為新型生物材料，近年亦被報道具有促進質粒介導多重耐藥基因的跨種屬傳播能力，如管理不善同樣會給實驗室生物安全帶來較大隱患。

（三）實驗室研究與操作

動物醫學實驗室主要涉及實驗動物解剖、患病動物體內外采樣、病原微生物分離純化、微生物耐藥性及毒力分析、全基因組分析、瓊脂糖凝膠電泳分析、動物染毒或攻毒實驗、PCR及qPCR技術和western blot、實驗生物廢料處理、動物無痛無害化處理等。需要引起重視的關鍵環節是實驗廢棄物的無害化處理。廢棄物種類繁多、成分復雜，包含實驗后產生的廢棄菌液或材料、載體類實驗剩余的耐藥質粒和病原核酸等。此外，染毒或感染性實驗動物、靶動物尸體或器官也是重要風險因素之一。

綜上可知，動物醫學實驗室存在的關鍵生物安全隱患主要與實驗動物、受試靶動物、病原微生物及其代謝物或提取物、實驗廢料處理、實驗動物無害化處理有關。

三、基于動物醫學實驗室的安全分析及HACCP計劃制訂

結合動物醫學實驗室特殊的實驗室生物材料及教學研究的高危險性，課題組成員依據HACCP管理體系的核心原理認真研討了危害分析與評價，確定實驗動物、實驗生物材料、實驗設備、實驗廢棄物、實驗人員5個關鍵控制點。

（一）實驗動物

動物醫學實驗室可以從具有相關資質的實驗動物研究中心引入SPF級或標準化清潔級實驗動物，如無法做到，則需對實驗動物進行隔離飼養觀察和特異性病原檢測，在確保無人獸共患病病原的情況下方可用于動物實驗教學。同時，還要建立健全的實驗動物保障體系。

（二）實驗生物材料

在進行細菌增殖培養、藥物敏感性實驗等與微生物有關的實驗時，要嚴格篩選實驗對象，必要時可提前進行小鼠攻毒實驗，以確保生物安全。要嚴格管控存在生物安全風險的生物材料，禁止將其用于教學實驗。

（三）實驗設備

實驗過程中相關防護設備同樣不容小覷。要建立生物安全柜、超凈工作臺、高速離心機、超低溫冰箱、蒸汽高壓滅菌鍋的一級安全防護系統使用規程。對容易接觸到高風險生物材料的儀器，要建立安全實驗操作規程及無菌、無毒處理操作規程，并對使用儀器的師生進行培訓。

（四）實驗廢棄物

生物類實驗室產生的廢棄物種類繁多、成分復雜，包含實驗后產生的廢棄菌液或材料、生物實驗中剩余的廢液等，其中不乏傳染性病原或有潛在危險的生物制品。此外，感染性動物實驗尸體或器官也存在潛在的安全風險。此類教學實驗完成后，應由具有相關知識背景的人員統一進行高壓滅菌，根據廢棄物的種類進行回收或無害化處理，做到專人專項專責。

（五）實驗人員

個人防護是最后一道也是最關鍵的一道防線。在當前的實驗教學中，教學對象存在生物安全相關知識儲備不足的問題，表現為自我保護能力和意識較差，無菌無毒觀念不強，在進行實驗時忘記穿工作服或不戴手套、口罩，將穿過的工作服帶出實驗室，更有甚者在實驗室進食。這些與生物安全相悖的主觀行為加大了生物安全風險。因此，教學對象在實驗前應接受嚴格的實驗室生物安全知識培訓，確保理解實驗室安全的意義并采取必要的保護措施，嚴格做好一級防護，確保自身不受實驗對象的侵染。同時，嚴格遵守標準化作業及操作規程、重要實驗儀器使用程序，把生物安全防控落實到個人實際行動中。

四、動物醫學實驗室HACCP管理體系生物安全管理實踐

為有效實施HACCP計劃，河南農業大學動物醫學實驗室采取了一些措施。一是成立HACCP工作小組。由動物醫學院院長擔任組長，主管教學副院長擔任副組長，動物醫學中心實驗室主任、動物醫學學科負責人、實驗室管理員為HACCP工作小組主要成員，全面負責動物醫學實驗室的安全管理工作。二是實施網格化管理。將動物醫學實驗室的安全管理落到實處，所有環節落實到人。嚴格把控關鍵限值，落實監控人員，明確監控對象，保證監控記錄完整并隨時可查。三是建立周會制度。管理人員對新農科背景下動物醫學實驗室可能存在的生物安全風險點、管理可能存在的漏洞提出建議和反饋，HACCP工作小組發現問題后及時糾偏整改，圍繞5個關鍵控制點完善安全管理制度。四是加強核心點管控。基于HACCP理念，對于易接觸到高致病性病原微生物的實驗室，提升管理級別，做到副組長垂直管理，中心實驗室主任負責，重點監督實驗操作規程、實驗動物及生物材料無害化處理、實驗人員生物安全意識等。

五、實施效果

課程組依據HACCP理念具體分析了動物醫學教學實驗中的重要危害環節，明確了關鍵控制點，并建立了完備的監管體系，對潛在危險進行防范。當前，河南農業大學動物醫學實驗室的生物安全管理工作有抓手，管控有力度，糾偏有依據，在助推動物醫學一流學科建設中持續發力。

參考文獻：

[1]谷淑波，宋雪皎，金敏，等.新農科背景下強化高校重點實驗室對學生的培養[J].實驗室科學，2021（4）.

[2]侯琳.新農科背景下傳統農學專業實踐教學體系建設研究[D].武漢：華中農業大學，2022.

[3]惠斌.教學型醫學院實驗室生物安全防護體系的建設思考[J].實驗室研究與探索，2018（10）.

[4]金海萍，胡凱，樊偉，等.新形勢下高校病原微生物實驗室安全管理探索[J].實驗室科學，2022（3）.

[5]韓曉敏，孫歡，高文紅，等.基于HACCP體系的實驗室安全管理探究與實踐[J].實驗室研究與探索，2020（11）.

[6]胡雪瓊，夏杏洲，邵海艷，等.基于HACCP體系的實驗室安全分析及管理實踐：以廣東海洋大學海洋藥物研究所為例[J].農產品加工，2019（9）.

[7]司曉棠，李勇.HACCP體系在高校生物實驗室安全管理中的實踐與應用[J].實驗科學與技術，2021（3）.

[8]病原微生物實驗室生物安全管理條例[J].中國動物檢疫，2005（1）.

[9]白冰珂.SARS CoV動物溯源及其結構蛋白免疫學特性的研究[D].武漢：中國科學院研究生院（武漢病毒研究所），2008.

[10]史懷平，史新娥，張旭，等.論高校動物實驗室的生物安全問題[J].家畜生態學報，2013（2）.

[11]鄒沐宏.陳煥春：現代生物技術在動物養殖領域大有可為[J].高科技與產業化，2019（1）.

[12]丁誠實，潘杰，高園，等.納米金屬氧化物對耐藥基因水平轉移的影響[J].濟南大學學報（自然科學版），2016（4）.

[13]中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.危害分析與關鍵控制點[M].北京：中國標準出版社，2004.

[14]李郁，孫裴，劉雪蘭，等.高校動物醫學專業亟需開展實驗室生物安全教育[J].黑龍江畜牧獸醫，2017（9）.

[15]楊萍萍，崔言順，劉美.動物醫學教學實驗室生物安全管理體系的構建[J].實驗技術與管理，2012（9）.

[16]薛劍.淺談動物醫學教學實驗室的生物安全隱患及對策[J].黑龍江畜牧獸醫，2014（6）.

責編：瀚 海

基金項目：2021年河南省高校實驗室研究項目（編號：ULAHN202109）；河南省教育科學“十四五”規劃2021年度課題（編號：2021YB0049）；2022年河南省社會科學規劃項目（編號：2022ZT69）

作者簡介：吳華（1974— ），女，河南農業大學動物醫學院副教授，研究方向為獸醫生物技術與實驗室安全管理；李琰（1974— ），女，河南農業大學生命科學學院實驗師，研究方向為生物實驗技術與實驗室安全管理；苑麗（1973— ），女，河南農業大學動物醫學院教授，研究方向為獸醫生物技術與藥理毒理學實驗室管理。