【小院科普】生物安全实验室的等级是如何划分的？
文摘
三农
2024-10-19 12:01
北京
四年前，新型冠状病毒肆虐，医务和救援工作者在前线全力救治，科研人员也在紧锣密鼓地进行病毒研究以及药物实验。四年后的今天，新冠攻坚战早已取得全面胜利，在去年就已全面放开，社会又恢复了往常的秩序。在病毒肆虐的时候，相信不少读者都有接种过相关疫苗，我身边的朋友基本全员接种，它们中的许多人都接种了不只一批，而这些疫苗也在我们后续全民抵抗病毒起到了至关重要的作用。而这些疫苗，都是科研人员的辛勤付出，甚至冒着生命危险，在实验室里进行辛苦研究所得的科技成果。可能会有人好奇，进行病毒实验的实验室是什么样子？工作人员如何避免被病毒入侵？实验室里的病毒会跑到外面来吗？接下来我们就带大家一起认识一下今天我要介绍的主角——生物安全实验室。相信大家都听说过生物安全的分类，也对生物实验室的等级（如P2、P3实验室等）有所耳闻，那么具体的分类是如何划定的？我国规定，生物安全实验室的建设需要遵照已发布的《生物安全实验室建筑技术规范》GB 50346-2011（下文简称“规范”）。根据危险度等级，包括传染病原的传染性和危害性，国际上将生物实验室按照生物安全水平（Biosafety level，BSL）分为P1（Protection level 1），P2，P3和P4四个等级。P1-P4实验室可以承担的工作也根据安全等级进行划分，其严格等级从低到高。P1实验室：基础实验室，适合对人体、动植物或环境危害较低，不具有对健康成人，动植物致病的因子。一般高校、科研部门以及多数企业的试验室都属于这个级别，通常不会引起人员感染。P2实验室：基础实验室，适用于对人体、动植物或环境具有中等危害或具有潜在危险的致病因子，对健康成人、动物和环境不会造成严重危害，有有效的预防和治疗措施。在一些医学院校、医疗单位和高级科研部门均有设立。P3实验室：防护实验室，适用于处理对人体、动植物或环境具有高度危害性，通过直接接触或气溶胶使人传染上严重甚至是致命的疾病，或对动植物和环境具有高度危害的致病因子，通常有预防和治疗措施。P4实验室：最高级别防护实验室，适用于对人体、动植物或环境具有高度危害性，通过气溶胶途径传播或传播途径不明，或未知的、高度危险的致病因子。没有预防和治疗措施。比如埃博拉病毒、COVID-19新型冠状病毒等。![]()
可以看到，P2二级试验室的实验对象已经具有一定的危害性，实验人员需要严密做好防护了；P3三级实验室的试验对象危险程度更深，但好在这是有有效的预防和治疗措施，做好必要措施是能够很大程度避免伤害的；P4四级实验室则最为危险，试验对象基本是“传播方式不明，传染危害极高”的高危病毒，人类一旦接触传染，说是九死一生都不为过。![]()
P4实验室承担三大功能，一是成为传染病预防与控制的研究和开发中心；二是烈性病原的保藏中心和烈性传染病参考实验室；三是在国家公共卫生应急反应体系和生物防范体系中发挥核心作用和生物安全平台支撑作用。而P4实验室中的科研人员，一直都是科研的“先锋队”和“敢死队”，因为它们所接触的，都是“死神”一般的存在，如前些年“埃博拉病毒”、“新冠病毒”这类在国内外民众之中肆虐的病毒，我们都曾亲眼见识过它们的威力，所到之处，尸横遍野。科研人员对这些病毒进行研究，就是在死神手里挽救生命：早一天研究成功，就能让疫苗早一天发放，病毒就能够早一天得到有效遏制，数千数万生命就能因此得救。除此之外，P4实验室也在研究一些不是正在流行的，甚至是刚刚发现，但是依然被认定具有高度潜在危险的病毒。这就不禁让人想到，如果泄露了怎么办？在电影《Resident Evil》里开篇就有这样一幕：试验室中保存病毒的试管遭到人为破坏，导致高危生化病毒泄露，使整个城市的人都感染了这种病毒。![]()
不过，这也只是电影的一个桥段而已。在现实中，读者朋友们丝毫不用担心会被P4实验室泄露出来的病菌所感染。P4试验室之所以是P4，是因为它有着最严格的措施，来防止泄露造成生物危害，确保广大民众的安全。根据规范，P2实验室宜实施一级屏障和二级屏障，而P3和P4实验室需要设置一级屏障和二级屏障。一级屏障保障了实验操作者与被操作对象之间的隔离，包括生物安全柜和正压防护服等；二级屏障则是保障了生物安全实验室与外部环境的隔离，其中就包括换气系统，因此，一级屏障和二级屏障分别是实验人员和外界环境的保护伞。![]()
一个P4实验室主楼的标准建筑如上图所示，建筑技术规范中也详细制定了P3和P4等级实验室的主要房间，包括主实验室，主实验室缓冲间，隔离走廊，防护服更换间，准备间，淋浴区等的技术指标。超高的清洁级别，恒定范围的温度、湿度以及压差都是实验安全的保证。各级生物安全实验室的二级屏障保障了致病因子无法出逃。实验人员在从缓冲间进出实验室内部需要经过众多关卡。拿P3和P4举例，P3从外界进入实验室，需要十多分钟的准备和消毒工作，而P4可能需要半个小时甚至更多，才能过完入实验室的层层关卡。![]()
对于P4实验室来说，进入方向的每一道门气压都会逐渐降低，即定向负压系统，同时设有多道安装连锁装置的门，保证无法同时打开两道门，以防止空气流通。如此结构可以保证整个实验室处于负压状态，空气只有从外流入的份，不可能从里向外流出，在物理层面保证了内部的空气不会向外泄露。实验室内部的空气必须经由高效过滤器过滤后才可向外排放，实验产生的固体液体废弃物，必须经过彻底的灭菌消毒，才可以进行无害化处理，实验室产生的污水也经由污水处理系统进行了完善的处理。至于实验人员穿着的防护服则更加不会被放过，严格的化学淋浴消毒可以消灭一切沾染到的病原。这些一层层的步骤均确保了实验室内部的病毒不向外扩散，总之，没有经过处理的气体，物体和液体是不会离开实验室的。实验室工作人员在上岗前都受到了严格的培训，以确保使用流程。为了使科研人员与潜在的病原隔离，进入实验室需要穿着独立供氧的正压防护服。在防护服中，实验人员所呼吸的空气来源于独立的空气系统，并且在实验室中活动需要更换呼吸管，这也是为什么实验室中会吊着很多螺旋状管子。![]()
标准规定，P4实验室必须是一栋单独的建筑，且建筑地点远离人员密集的市区。这让防护工作又添加了一层保障网。在我国台湾台北县的P4试验室甚至建在了山洞中，以两层阻绝设施与外界隔离，安全得到了有效保障。即便是断电或者风机损坏这类的特殊情况，实验室也做足了应对措施。每个实验室都设置了备用电源和备用排风机，不间断地保障实验室内的负压环境，维护实验室的正常运转和试验安全。P4实验室的厉害之处我们已经有所知晓，接下来我要讲讲我国的P4试验室。截至目前，我国有4所P4实验室。湖北武汉BSL-4病毒实验室，也叫中国科学院武汉国家生物安全实验室。中国台湾建有2所。还有一所，全名为国家动物疫病防控高级别生物安全实验室，为中国农业科学院哈尔滨兽医研究所拥有。2018年7月，大动物生物安全四级实验室通过了中国合格评定国家认可委员会现场评审，是国内首获大动物生物安全最高级实验室生物安全认可证书的实验室。![]()
近些年来，该实验室一直在发挥着它的职能，它不仅为非洲猪瘟疫苗研制攻关的贡献了主要作用，还为禽流感等人畜共患病的研究和防控中做出了杰出的科技贡献，甚至在前些年突发的新冠肺炎疫情中，也担起了新冠肺炎国家重大科技攻关和检测的重任，功不可没。
