揭秘生物安全实验室：从一级到四级的安全防护体系
揭秘生物安全实验室：从一级到四级的安全防护体系
生物安全实验室是开展病原微生物研究、教学、检测、诊断等活动的重要场所，其安全等级分为一级、二级、三级、四级。不同等级的实验室在设施配备、人员防护、实验对象等方面都有严格的规定。那么，生物安全实验室是如何分类的？不同等级的实验室有何区别？实验室的改造、搬迁又是如何进行的？本文将为您详细解答这些问题。
生物安全实验室的概念与目的
生物安全实验室是指从事与病原微生物菌（毒）种、样本有关的研究、教学、检测、诊断等活动的实验室。设置生物安全实验室的目的是在开展相关活动的过程中，保护工作人员、实验室所在环境的人、动植物免于病原体侵害。
生物安全实验室的分类
国家根据实验室对病原微生物的生物安全防护水平，并依照实验室生物安全国家标准的规定，将实验室分为一级、二级、三级、四级。生物安全等级（Biosafety level, BSL）或者病原/保护等级（Pathogen/Protection level）均是指不同层次的生物防护预防措施。两者可以通用，但有所侧重。前者强调生物安全实验室整体的安全设计、操作规范、安全设施和设备需求。后者强调生物安全实验室所处理的病原体及防护措施的对应性。
动物生物安全等级（Animal biosafety level, ABSL）则是生物安全等级加动物安全（Animal Bio-security）的总和，除了符合生物安全需求外，还要方便操作实验动物，避免工作人员被抓伤、咬伤，避免动物与人、动物之间的病原传播。
实验室安全等级的划分标准
根据实验室使用或存放危险源的危险程度，将实验室安全风险级别划分为一级（高危险等级）、二级（较高危险等级）、三级（中危险等级）、四级（一般危险等级）共四个等级。例如安全风险等级一级的实验室涉及使用或存放剧毒、爆炸、易制毒、易制爆化学品，麻醉品和精神药品，高致病性病原微生物，放射源等，是安全级别最高的实验室。
实验室安全等级的国际标准
生物安全实验室标志性的设备是生物安全柜，其原型最早见于1943年美国陆军生物战实验室，关于生物安全实验室的讨论也始于生物战的需求。随着大学、医院、企业代表的加入，最终于1984年成立美国生物安全协会，并起草相关规章制度。中国则于２００４年１１月５日颁发并实施《病原微生物实验室生物安全管理条例》。
除国家规定之外，国际上对生物安全等级、及相关规定也有共识。高校或机构颁布的实验室规范有细节差异，但均应当符合国家法律法规及学界共识。中国2008年颁布的《实验室生物安全通用要求》（GB 19489-2008）有详细的规定。
不同等级实验室的实验对象与设施要求
- BSL-1实验室可以操作对通常情况下不会对人类或动物健康造成威胁的微生物。操作中需要遵守微生物学操作技术规范，不需要特殊的隔离措施，可用于基础教学、研究。
- BSL-2实验室适用于能够造成人类或动物疾病，但是不构成严重危害、传播风险有限、感染后疾病可控，具有有效治疗和预防措施的微生物。操作中遵守微生物学操作技术规范外，需要穿戴个人防护服，配备生物安全柜，并悬挂生物危害标志。可用于初级卫生服务、诊断或研究。
- BSL-3实验室适用于能够引起人类或动物严重疾病、传播风险高的病原体，但通常已有预防传染的疫苗。在二级生物安全防护水平上，增加特殊的防护服，实验室气压气流管控（空气不能外泄），人员培训及准入制度。
- BSL-4实验室用于引起人类或动物非常严重疾病、通过气溶胶途径传播或传播途径不明，目前尚无有效的疫苗或治疗方法的致病微生物，以及中国尚未发现或已经宣布消灭的微生物。在三级生物安全防护水平上增加气锁，入口、出口淋浴，污染物品的特殊处理，穿戴正压防护服。
BSL-2实验室。采访对象供图
BSL-3实验室。采访对象供图
高级别实验室的人员防护要求
高级别实验室（如BSL-3和BSL-4）在人员防护上有特殊要求。首先，操作人员必须经过严格的生物安全培训。BSL-3操作人员需要佩戴头罩、护目镜、口罩、手套（多层）、脚套、实验服（多层）的个人防护设备，确保所有皮肤均不直接接触实验室设备、样品或用品。BSL-4操作人员则需要穿戴正压防护服，整个身体与实验室空间隔离开来，可有效防止气溶胶引起的传播。
实验室意外事故的处理
生物安全实验室需要严格按照规章进行操作，出现意外暴露甚至感染，是十分严重的事故。出现问题的主要原因就是不严格遵守生物安全操作规范。历史上有不少实验室安全问题所造成的事故，如1967年德国马尔堡病毒实验室感染事件，其中37名实验室相关人员感染了研究所用的猴子身上的病毒。2019年，中国兰州兽医研究所实验室发生事故，导致65名工作人员感染布鲁氏菌病，随后有超过10000名居民被感染。据报道，此次疫情是由附近一家生物制药厂未完全消毒的废气引起的。
出现生物安全事故，现场人员务必冷静观察，采取科学合理的救护措施；所有人员不应盲目，在确保自身安全的前提下，积极开展互救。措施包括：立即关闭实验室；对受污染区域实施有效消毒；妥善隔离、治疗、安置感染者；配合上级主管部门做好应急处置（如消毒、隔离、调查等）。生物安全规范应覆盖整个实验研究过程，从生物安全实验室培训和准入制度，到实验结束后生物安全废弃物的处理、受污染手套、实验服的处理等等，不光要对自己安全负责，也要对同事、实验室所在地区的安全负责，杜绝个人感染和环境泄露。
实验室等级评定与管理
国家对病原微生物实验室的设置和责任，特别是三级、四级实验室的设立有明确规定。《病原微生物实验室生物安全管理条例》规定，国务院认证的机构可以对三级、四级实验室进行认可。实验室通过认可的，颁发相应级别的生物安全实验室证书。证书有效期为５年。
此外，该条例还规定，一级、二级实验室不得从事高致病性病原微生物实验活动。三级、四级实验室要从事高致病性病原微生物实验活动，必须通过国家认可，并且具备合格的工作人员以及建筑条件。
实验室安全需要其设立单位对其负责，进行备案与管理。中国《生物安全法》规定，病原微生物实验室设立单位的法定代表人和实验室负责人对实验室的生物安全负责，建立和完善安全保卫制度，采取安全保卫措施，保障实验室及其病原微生物的安全。
实验室的管理和分配
国内高校和机构一般是这样管理和分配实验室的：在引进人才或实验室成立之初，就划分给人才或实验室名下实验和办公空间。除此之外，有些单位可能有低温冰箱储存室、细菌室等公共空间。对于一些大型设备或者公用设施，一般面向学校或研究所所有师生开放使用。
对于高级别的生物安全实验室来说，可能有某实验室专用的实验空间，也可能是预约使用的共同实验空间。这主要取决于实验团队的需求：如果专门进行病原微生物的研究，对生物安全实验室使用需求很大，条件又允许，可能拥有自己的生物安全实验室空间（往往是位于同一建筑或楼层的集中设置的生物安全实验室的一个房间），如果需求不大，那可以预约使用公共生物安全平台的实验室。
不管是哪一种情况，必须经过培训和安全主管考核批准后方能进入实验室。如果是借用其他人的实验室，除了经过生物安全培训和批准外，还需要经过该实验室负责人的同意，才能进入别人的生物安全实验室。
高等级实验室的搬迁
高等级实验室在建筑施工之初就已经进行精密设计，建筑一般专门用于生物安全实验室，很多设备整合在建筑之中，极少搬迁。更多的情况是“携菌携毒入住”，携带实验所需样品，进入条件完善的生物安全实验室进行实验。病原微生物样本运输应当符合《病原微生物实验室生物安全管理条例》。
个别搬迁过程中，对原有实验室所有污染物进行处理，设备进行消毒，解除感染风险即可；主要是具有感染风险的样本或菌株、毒株，这些资源一方面要防止泄漏，另一方面要防止失活，一般是通过搬运冰箱或液氮罐的方式整体搬迁。
生物实验室管理存在的问题与改进建议
对于高校或研究所中的生物安全实验室，由于学生毕业、员工离职，以及新生和新员工的加入，人员变动较为迅速，而“师傅带徒弟”的传帮带的过程中，师傅的水平参差不齐，容易造成培养质量滑坡，因此，必须持续进行规范的培训和考核。实验室管理者应当熟悉组内人员变动和课题动向，避免低年级学生或者实习人员未经规范培训私自实验的情况发生。
生物实验室安全等级分类与管理的未来变革
随着对已知病原体的研究，个别高级别生物安全实验室才能开展的实验，可以通过假病毒颗粒、缺陷性病毒、不可逆弱毒株、一次性感染模型等替代方案，逐渐转向低安全级别实验室进行实验。甚至说攻克某些危险的病原体，使之不再成为人类的安全威胁，不必在高级别生物安全实验室中进行研究。但是也要注意，不预期发生的新发病毒病等，还会有新的病原体需要高级别生物安全实验室中进行研究。科学研究本身需要创新，但是实验室安全等级分类和管理主打一个“没有意外，万无一失”，求稳、求安全是第一位的。
本文原文来自澎湃新闻