全球疫情頻發,實驗室生物安全等級分類你都了解了嗎?

2020-12-27 澎湃新聞

原創黃進陳劉俊檢驗醫學網

作者：黃進陳劉俊

單位：武漢市第四醫院檢驗科

新型冠狀病毒感染的肺炎疫情牽動著全球關注，至今已感染超過1400萬人，世界多個國家和地區正在合力戰「疫」。國內疫情雖趨於平穩，人民的生活也逐漸恢復正常，但北京疫情出現反彈，確診例數不斷增加；此外，今年非洲的「伊波拉病毒」疫情復燃後於6月底才宣告結束；巴西發現了「新型寨卡病毒」；我國也發現了「新型豬流感病毒（G4）」；7月初新加坡因「登革病毒」引起的登革熱才剛開始流行。「病毒」這個名詞一次又次繃緊了人們的心弦。

隨著各地新建符合安全級別的PCR實驗室與核酸檢測技術的普及，加之各地檢驗醫學隊進京馳援，北京大規模的核酸篩查拉開帷幕，截至7月3日，北京市具備核酸檢測能力的機構已達到175所。新冠病毒的核酸檢測工作也從應急轉為常態化，給全國臨床實驗室帶來了新的挑戰，加強生物安全實驗室的建設迫在眉睫！

為了能更全面的理解新型冠狀病毒等病原微生物的相對危險性，本文帶您進一步了解實驗室生物安全防護水平等級與基本知識。

病原微生物等級分類對比

世界衛生組織（WHO）一直非常重視生物實驗室安全問題，早在1983年就發布《實驗室生物安全手冊》（當前版為2004年修訂的第三版），對各個國家作為參考和指南，有助於各國制訂並建立微生物學操作規範，確保微生物資源的安全，進而確保其可用於臨床、研究和流行病學等各項工作。

我國也於2004年頒布了國家標準《實驗室生物安全通用要求》（GB 19489）（新修訂於2008）和《病原微生物實驗室生物安全管理條例》（新修訂於2018年）。此外，為了維護國家安全，防範和應對生物威脅，保障人民生命健康，促進生物技術健康發展，保護生物資源和生態環境，促進社會和諧發展，推動構建人類命運共同體，我國今年已將生物安全納入國家安全體系，《中華人民共和國生物安全法（草案）》也已通過二審，有望今年年底出臺。

WHO根據感染性微生物的相對危害程度制訂了危險度等級，分為四級，危險度四級最危險；我國根據病原微生物的傳染性、感染後對個體或者群體的危害程度，將病原微生物分為四類，一類最危險（對比見下表）。

值得注意的是，雖然目前我國的病原微生物分類標準和WHO等國際標準有所出入，但內容對應是基本一致的。此外，即將出臺的《中華人民共和國生物安全法（草案）》已通過二審，並修正了此分類，修正後的分類與WHO國際標準基本統一。在該草案的「二次審議稿」提到了「根據病原微生物的傳染性、感染後對人和動物的個體或者群體的危害程度,將病原微生物分為一類、二類、三類、四類。三類、四類病原微生物統稱為高致病性病原微生物。」

引發本次全球疫情的新冠病毒暫時按照病原微生物危害程度分類中第二類病原微生物進行管理，屬於生物安全三級的高致病性微生物。此外。我國新發現的新型豬流感病毒（H1N1-G4）、巴西新發現的新型寨卡病毒、與正在新加坡流行的登革病毒都屬於第三類病原微生物（生物安全二級）；今年在非洲剛果流行的伊波拉則屬於第一類病原微生物（生物安全四級）。

生物安全防護水平與實驗室

根據在封閉的實驗室環境中所操作的生物因子的危害程度和隔離危險的病原體所需採取的一套生物安全防護措施，生物安全防護水平（biosafety level，BSL）分為BSL-1、BSL-2、BSL-3、BSL-4共四個生物安全等級，生物實驗室按照生物安全水平分為P1（Protection level 1）、P2、P3和P4四個等級。實驗室等級越高，其研究的病原微生物危害程度也是逐級遞增，意味著防護級別越高。生物安全I級防護水平最低，生物安全IV級防護水平最高，BSL-4實驗室即P4實驗室，是生物安全最高等級的實驗室，可有效阻止最危險的傳染性病原體釋放到環境中，同時也為研究人員提供安全保障。

註：BSC：生物安全櫃；GMT：微生物學操作技術規範

不同生物安全水平對設施的要求

a 在環境與功能上與普通流動環境隔離；

b 取決於排風位置；

c 取決於實驗室中所使用的微生物因子；

d 例如：觀察窗、閉路電視、雙向通訊設備。

基礎實驗室

（一級和二級生物安全水平）

生物安全一級是最低的安全等級，這類疾病本身危險性並不大，治療起來也不困難，但麻煩的一點就在於其傳染性較強，到了特定的季節就會出現集中性增加，因此做好疾病的宣傳與防護、知識普及與疫苗接種就很重要。

典型的一級生物安全水平實驗室（源自WHO）

「P1實驗室」因主要從事通常不會引起人類或者動物致病的微生物的操作，因而，生物風險十分有限。但是，對一些特殊人群，如孕婦、嬰幼兒、過敏體質或有特定疾病的人員，仍可能存在較大的風險。此外，還應從環境安全、實驗結果的質量等角度考慮對微生物汙染進行控制。P1實驗室的很多活動是培訓和教學，當涉及學生教學時，由於學生安全意識差、人員多，可能會有一些意想不到的狀況發生。

生物安全二級（P2）實驗室操作的是一些已知的中等程度危險性的對人類或者動物致病的微生物，並且與人類某些常見疾病相關的物質，有生物風險。而且，這類實驗室眾多、工作量大、工作種類多、樣本複雜、從業人員多、未知因素多、安全意識相對弱，是生物安全事故發生概率最高的一類實驗室。風險等級為2級的病原，可對個體產生不同形式和不同程度的損害，甚至導致死亡。由於樣本複雜，可能包含未知病原或高風險等級的病原，有導致嚴重後果的潛在危險，包括在個體之間的傳播。操作者必須經過相關研究的操作培訓並且由專業科研人員指導。一些可能涉及或者產生有害生物物質的操作過程都應該在生物安全櫃內進行，對於易於汙染的物質或者可能產生汙染的情況進行預先的處理準備。

典型的二級生物安全水平實驗室（源自WHO）

註：在生物安全櫃中進行可能發生氣溶膠的操作程序，門保持關閉並貼上適當的危險標誌；潛在被汙染的廢棄物同普通廢棄物隔開。

根據國家衛生健康委發布的《新型冠狀病毒實驗室生物安全指南》第二版，強調病毒培養、動物感染試驗應在P3實驗室進行，未經培養的感染材料操作應當在P2實驗室進行，採用P3實驗室規範管理模式進行操作及防護，對於滅活材料的操作可在P2實驗室中進行。因此，各大醫院的新冠病毒核酸檢測主要在P2或以上級別實驗室開展。

防護實驗室

（三級生物安全水平）

三級生物安全水平的防護實驗室是為處理高致病性微生物（危險度3級微生物和大容量或高濃度的、具有高度氣溶膠擴散危險的危險度2級微生物）的工作而設計的。三級生物安全水平需要比一級和二級生物安全水平的基礎實驗室更嚴格的操作和安全程序。一旦發生感染事件，可能嚴重危害人員的健康和生命，引起社會恐慌，造成巨大損失。所以三級生物安全實驗室應在國家或其他有關的衛生主管部門登記或列入名單。

典型的三級生物安全水平實驗室（源自WHO）

註：實驗室與公共通道分開並通過緩衝間（雙門入口或二級生物安全水平的基礎實驗室）或氣鎖室進入；處理廢棄物前，在實驗室內先進行高壓滅菌以清除汙染；應有非手控的水槽；形成向內氣流而且涉及感染性材料的全部工作應在生物安全櫃中進行。

從實驗室活動看，P3實驗室和P2實驗室並無本質的區別，但人員的心理壓力會較高、操作靈活性降低(安全防護要求和心理壓力均是影響因素)。從操作對象看，P3實驗室風險級別更高，但樣品來源和目標微生物通常比較確切，從設施設備、個體防護、人員、管理體系等方面的要求看，都顯著高於P2實驗室。風險等級為3級的病原微生物，絕大多數是通過氣溶膠經呼吸道造成人員感染，因而，防護難度相對較大。

最高防護實驗室

（四級生物安全水平）

P4實驗室被譽為病毒學研究領域的「航空母艦」，是目前生物安全水平的最高防護實驗室，是為進行與危險度4級微生物相關的人類已認識或尚未認識的最危險的病原微生物工作而設計的。這類微生物傳播性強、感染後死亡率高。比如天花病毒，在自然界中存活力強、易於通過氣溶膠傳播、毒力高，曾給人類帶來極大的災難。

由於生物風險極高，因而要求必須保證人員與操作對象在完全隔離的狀態下從事相關工作。進入P4實驗室的研究人員都必須換上隔離正壓防護服，即在人與微生物之間設置可靠的隔離作業系統。為保證環境安全，須採用兩層HEPA過濾器處理排出的氣體，所有廢棄物須經可靠消毒後才能移出實驗室。這種實驗室在建設和投入使用前，應充分諮詢有運作類似設施經驗的機構。四級生物安全水平的最高防護實驗室的運作應在國家或其他有關的衛生主管機構的管理下進行。

P4實驗室一般為一棟獨立的建築物，如與其他級別生物實驗室共用建築物，也需要在建築物中佔據獨立的隔離區域，並與附近的其他建築物完全隔離。在常見的四層結構中，一層為汙水處理與保障設備，二層為核心實驗區，三層為排風管道過濾層，四層為空調設備與送排風管道。

神秘的P4實驗室（源自NIH）

P4實驗室是生物安全頂級實驗室，這不僅僅是指它在生物安全方面是頂級的，其造價、運營和維護也是最貴的。因此，P4實驗室目前在全球範圍內數量較少。我國也僅有4家生物安全四級（BSL-4）實驗室（武漢國家生物安全實驗室、哈爾濱國家動物疫病防控高級別生物安全實驗室、臺灣國防醫學院預防醫學研究所、臺灣檢驗及疫苗研製中心昆陽實驗室）。

目前，「生物安全」已納入國家安全體系，全國各地也在根據實際情況加強自身的實驗室建設，加速籌建能開展新冠病毒核酸檢測的生物安全實驗室，新冠病毒核酸檢測逐漸常態化，圍繞新型冠狀病毒開展的檢測工作和疫苗等科研攻關，也正在的中緊鑼密鼓地開展著，讓我們向實驗室裡直面病毒的每一位戰士，致敬！

【參考文獻】

1. 世界衛生組織《實驗室生物安全手冊》（WHO，2004年第三版）