浅析高校实验室生物安全事件的原因与整改对策

  0 引 言

  高校实验室是进行科学研究和实验教学的重要场所，实验室生物安全(laboratory biosafety) 是高校生物类实验室和动物实验室正常运行的基本保证。同时，实验室生物安全也是科研人员和社会大众普遍关注的问题，生物安全事件的发生，不仅可能导致实验室工作人员感染，更有可能造成环境污染和大面积人群感染。

  历史上，重大的生物安全事故并不少见，给人类带来沉重的灾难和惨痛的教训。1979年，前苏联斯维尔德洛夫斯克实验室发生爆炸，约10公斤的炭疽芽孢粉剂泄漏，造成1000余人发病，数百人死亡。1993年，美国疾控中心报告了 17 名实验室技术人员因经皮穿刺接触，导致感染人类免疫缺陷病毒(HIV) 。2003年以后，新加坡、台湾和我国大陆的实验室先后出现了重症急性呼吸综合征(SARS) 病毒的泄漏事故，造成多人受到感染。随后，国家连续颁布了《微生物和生物医学实验室生物安全通用准则》《实验室生物安全通用要求》和《生物安全实验室建设技术规范》等一系列法律法规，对实验室生物安全提到一个新的高度。

  1 实验室生物安全的定义

  1975年，美国国立卫生研究院(NIH) 首次颁布了生物安全的规范性文件《NIH实验室操作规程》，将生物安全定义为“为了使病原微生物在实验室受到安全控制而采取的一系列措施”。但是该概念主要针对转基因生物，是狭义的生物安全。目前，国内有学者将实验室生物安全定义为：在从事病原微生物实验活动的实验室中避免病原生物对工作人员和相关人员的危害，对环境的污染和对公众的伤害，为了保证试验研究的科学性还要保护被试验因子免受污染。因此，实验室生物安全管理常涉及的内容主要包括：①致病微生物实验室的生物安全; ②动物实验室的生物安全;③电离辐射相关的放射安全;④实验室生物废弃物的安全处置;⑤生物安全防护标识与设施等。

  2 实验室生物安全事件的来源

  为全面收集高校实验室发生的生物安全事件的相关数据，检索了MEDLINE、CNKI和万方等数据库的相关论文，同时查询了Google和百度等报道的相关网页信息，对查询到的生物安全事件进行鉴别和筛选。需要说明的是，由于某些客观的因素存在，许多案例可能没有被据实陈报，因此全面收集高校实验室生物安全事件的相关信息，似乎是一件难以完成的事情。本文收集了15起发生在高校实验室的典型的生物安全事件，微生物实验室的生物安全案例 9起、动物实验室的生物安全事件6起。

  3 微生物实验室的生物安全事件分析

  微生物实验室是高校开展病原微生物研究的场所，常常需要用到具有致病性的活菌、血液制品、病原微生物和寄生虫。病原微生物实验室一旦发生安全事故，容易造成实验室相关感染和病原微生物的泄漏，引发严重的公共安全和社会安全问题。

  本文收集了2007 -2015年间，发生在高校微生物实验室的9起典型的生物安全事件。这9起事件大多发生在欧美国家，大多与致病微生物的泄漏有关，安全事件共导致了182人受到感染和3人死亡。涉及到的致病微生物主要包括：军团菌、鼠伤寒沙门氏菌、蜡状芽孢杆菌、脑膜炎双球菌、炭疽菌、类鼻疽伯克氏菌、口蹄疫病毒、瓜纳里多病毒和天花病毒。微生物实验室生物安全事件的诱发环节很多，主要包括：①实验室每天需要处理含有各种微生物的样品，在样品的采集、运输、使用等过程中，操作人员都有可能直接接触病原微生物，导致实验室获得性感染发生;②某些实验室常保存有各种菌株，如果保存不当，会引起菌株的误用或泄漏;③其他原因发生的感染，如实验室在操作病原微生物时形成了感染性气溶胶，并在实验室中扩散并通过空气传播，使工作人员发生感染。因此，微生物实验室的生物安全管理重点在于样品处理和菌株保存等。而导致实验室感染的途径主要包括：①经呼吸道吸入感染性气溶胶;②经口摄入病原体;③创伤导致的意外接种;④经皮下或黏膜透入引起感染四个方面。因此，实验人员需要对以上环境进行重点监控，并加强个人防护。

  4 动物实验室的生物安全事件分析

  动物实验室是高校开展生命科学研究的基础和重要支撑条件，是生物安全防控的重点区域。许多学科领域(如临床医学、药学、生物技术等) 的研究，都依赖动物实验。动物实验室的生物安全涉及到动物实验的各个环节，包括: 实验动物的购买、实验动物的饲养、实验动物的使用、和实验动物的无害化处理。

  本文收集了2007 -2015年间，发生在高校动物实验室的6起典型的生物安全事件。这6起事件大多发生在我国，安全事件共导致了61人受到感染。涉及到的动物实验的多个环节，相关的致病微生物主要包括: 布鲁氏菌病菌、霉菌、出血热病毒、埃博拉病毒。

  动物实验室的生物安全事件的诱发因素有很多。从动物实验的环节而言，需要注意的内容有：①实验动物的购买，需要从有资质的企业购买，以避免买到未经检疫的实验动物;②实验动物的饲养期间，动物的呼吸、排泄、饲料、垫料等均可能产生大量的生物危害性极大的动物性气溶胶，动物逃逸会造成交叉感染;③实验动物的使用过程中，动物的抓咬、麻醉、手术处理、注射或治疗、血液及组织样品采集等也可能产生生物危害性极大的动物性气溶胶，动物手术(或注射) 过程中也可能被血液(或体液) 污染的针头(或器械) 刺伤，导致感染;④动物实验完成后，动物尸体需要进行无害化处理，以免造成对环境的污染。

  有研究显示，除了动物性气溶胶，动物实验室的生物安全事件还与人畜共患病以及其他实验室感染等不安全因素有关。某些实验动物可能患有人兽传染病，世界卫生组织列出了动物直接或间接由传播给人的传染病150-200种，包括前文提到的布鲁氏菌病、出血热、埃博拉病毒、口蹄疫、军团菌、鼠伤寒沙门氏菌、鼻疽伯克氏菌，都可能导致严重的人畜共患感染。某些实验动物本身是带有重大感染性疾病( 如：禽流感、埃博拉病毒、SARS、H1N1 流感、乙型肝炎、艾滋病等) ，这些实验动物需要根据自身携带的病原微生物的危害度，在相应级别的生物安全防护实验室 (如ABSL3或 ABSL4) 进行研究。因此，从事动物实验的工作人员应该充分认识动物实验室生物安全防护的重要性，采取有效的管理和监督措施，减少或杜绝感染、环境污染以及实验室感染事件的发生。

  5 预防和减少高校实验室安全事故的对策

  如上所述，已从微生物实验室和动物实验室两个方面，分类总结了近年国内外实验室生物安全中的一些典型事例。这些生物安全事件，不仅导致大量的人员感染，甚至造成多人死亡，教训惨痛。如何有效地预防和应对这些实验室生物安全事故? 首先需要发现问题的本质。1976年，Pike等调查的 5000多个生物实验室3921例的相关感染显示，低于20%的生物实验室获得性感染与已知的事故有关，80% 的报告事例与实验人员粗心大意地暴露于感染性气溶胶有关。因此加强实验室生物安全管理和教育是防止事故、确保安全的有效途径，也是国际上大多数国家的通行做法。

  5.1 稳定生物安全管理队伍

  加强实验室生物安全管理，把工作落到实处，离不开一支训练有素、监管到位的专业管理队伍。2012年，韩国科学技术政策研究院发布的《研究室安全管理政策方案》显示，在美国排名前30位的研究类大学内，负责安全管理的专业人员平均达52人。然而，与韩国类似，我国大部分高校仅有1～2人专门负责实验室安全管理，每年投入在实验室安全方面的总预算也较低。依托稳定的专业管理队伍，成立高校及院系的生物安全管理委员会，可以定期对重点防护的实验室进行生物安全督促检查。同时，稳定的管理队伍也保障了从校级安全管理人员→院系主管领导→院系专业安全管理人员→实验室主任→实验室日常联络员→各房间安全责任人的安全管理工作的顺利开展。针对安全管理人员，实验室制定切实有效的岗位考核和激励机制，从而有效调动管理队伍的积极性和主管能动性。基于“权责对等、奖惩分明”的原则，提高实验室生物安全管理水平。

  5.2 加强生物安全培训，开展生物安全演练

  安全教育与培训是保证实验室和人员安全的基础，是提高实验人员安全意识和自我保护能力的主要方法。据报道，大部分高校没有建立系统的生物安全培训体系，导致实验人员缺乏对实验室安全知识的系统掌握。在实验过程中，培训不到位就难以避免因操作不当，导致人员伤害或环境污染。有研究显示，90% 的安全事件与人的防范意识不足有关，人的不安全行为是事故发生的直接原因。因此，各实验室需要制定合理的安全培训方案，培训内容的范围要覆盖各类受训人员的培训需要，培训和考试项目也要基于人们安全知识差异实现个性化的适应性定制。除此之外，实验室还需要结合本实验室需要开展针对性的生物安全事故应急演练。因此，实验室需要开展生物安全应急演练的内容包括：①意外注射、切伤和擦伤;②潜在危害性物质的意外吞咽;③潜在危害性气溶胶的释出;④盛感染性物质的容器破碎或感染性液体溢出;⑤病原性微生物源污染;⑥实验动物咬伤。

  5.3 建立风险评估机制

  实验室在使用传染性的生物因子或潜在实验室感染前，必须进行风险评估。实验室生物安全事件的发生是难以完全避免的，但是，工作人员应事先了解所从事活动的风险，以及在风险已控制在可接受的状态下从事相关活动。风险评估是对该实验的风险大小及实验的全过程进行评估，风险控制是降低风险而采取的综合措施。当实验室活动涉及到致病性生物因子时，应该进行生物风险评估。风险评估可以确定某实验应该在哪一个级别的生物安全防护实验室中进行，并根据评估结果制定相应的操作规程、管理制度和紧急事件处理办法，形成文件并严格遵守。通常而言，风险评估内容应涉及以下内容：①评估生物因子的特性，如种类、传染性、易感性、致病性等;②分析本实验室或相关实验室已发生的同类事故; ③分析设施设备等相关风险;④ 分析人员相关的风险，如身体状况、技术能力等;⑤分析被误用和恶意使用的风险。

  5.4 实验室的合理分区与个人防护

  合理的实验室物理分区，必要的个人防护措施是保证实验室生物安全的基本条件。在有条件的情况下，为避免实验室之间的交叉污染，微生物实验室和动物实验室应该严格划分清洁区(办公区) 、半污染区(缓冲区) 和污染区(实验区) 区域之间设置隔离货缓冲。实验区域的生物风险相对较大，因此需对实验室的平面设计、围护结构的密闭性、气流以及人员进出、个体防护等进行控制。合理的物理分区，可以最大限度的减少因人员流动而造成的实验室之间的污染，大大降低生物安全风险。生物实验室的个人防护也是生物安全管理的重点，主要作用是保护实验人员免于感染性材料的暴露，避免实验室感染。常见的设备是生物安全柜，它有效降低实验过程中产生的有害气溶胶对操作者和环境的危害。其他的个人防护装备包括：眼镜、口罩、帽子、防护衣、手套、鞋套等。同时，实验室工作人员不应过分依赖于实验室设施设备的安全保障作用，绝大多数生物安全事故的根本原因是缺乏生物安全意识和疏于管理。

  高校实验室是进行科学研究和实验教学的重要场所，生物安全是微生物实验室和动物实验室工作顺利开展的基础。如何保证高校实验室生物安全建设与高校发展同步进行，已成为高校发展的重要课题。本文以15例实验室生物安全事件为基础，从这些安全事件的发生原因、生物危害因子、所在的实验流程和潜在的危害为基础，提出实验室生物安全管理的相关对策。各高校实验室在生物安全培训过程中，可以参考以上典型案例的警示教育作用，强化师生的生物安全意识。