實驗動物與生物安全研究進展

周永運，王榮，翟培軍，關云濤，吳東來

（1.中國合格評定國家認可中心，北京 100020；2.中國農業(yè)科學院哈爾濱獸醫(yī)研究所，黑龍江哈爾濱 150001）

實驗動物與生物安全研究進展

周永運1，王榮1，翟培軍1，關云濤2，吳東來2

（1.中國合格評定國家認可中心，北京 100020；2.中國農業(yè)科學院哈爾濱獸醫(yī)研究所，黑龍江哈爾濱 150001）

實驗動物是進行生命科學研究的重要媒介和基礎，而不同的動物實驗需要在不同等級的動物生物安全實驗室中進行。本文重點介紹了國內外的實驗動物生物安全研究現狀和發(fā)展趨勢。

實驗動物；生物安全；風險分析

實驗動物是生命科學研究的基礎和重要支撐條件。目前，幾乎所有的生命科學領域的科研、教學、生產、檢定、安全評價和成果評定都離不開實驗動物，實驗動物被稱為“活的儀器”,有著不可替代的作用。借助于實驗動物，可以開展有關生命現象及其本質的研究。動物實驗，可以對化學藥物和生物制品進行安全和效果評價。若沒有優(yōu)質的實驗動物，雖有優(yōu)秀的科研人員，精密的儀器，也根本無法準確、全面、多方位、多層次地了解和回答生命科學，特別是生物醫(yī)學的許多基本問題。但動物實驗也存在生物安全的危險，這種生物安全的危險來自于實驗動物本身所攜帶的人畜共患病感染和實驗室獲得性疾病感染。動物實驗可能造成實驗人員或周圍人員感染傳染病的危險。在微生物學發(fā)展史中有大量實驗室相關感染的報道。根據最近蘇格蘭愛丁堡大學的研究人員馬克·伍爾豪斯報道，目前有1407種病原體能使人受到感染，其中包括病毒、細菌、寄生蟲、原生動物以及真菌。在這些病原體中，有58%來自動物?？茖W家認為有177種病原體是“新出現的”或“再次出現的”。文獻資料報道，每年都會有一種或兩種新型病原體和已有的多種病原體的變體感染人類。從長遠看這樣的發(fā)展速度似乎是無法忍受的，因為這意味著人們面臨著被疾病大肆侵害的危險。

1941年，在美國有74人被實驗室相關性布魯氏桿菌感染（Meyer Eddie報告）。1949年美國發(fā)表了一篇實驗室相關性感染調查報告（Sulkin Pike）總結了222例病毒性感染，其中至少有1/3的病例感染與患病動物和病理組織處理方式有關。1951年，根據5000名實驗人員的問卷調查結果，Sulkin和Pike發(fā)現1342個病例中只有1/3曾被報道過。其中布魯氏桿菌病是最常見的實驗室相關性感染，它與結核、土拉菌病、傷寒和鏈球菌感染一起，占細菌性感染的72%，占病原性傳染病的31%，總病死率達3%；其中只有16%的病例是由有記錄的事故引起，大部分則與用口吸取毒液以及注射器和針頭的使用有關。上述調查到1965年時，新增加641例病例；到1976年，增加到3821個病例。布魯氏桿菌病、傷寒、土拉菌病、結核、肝炎以及委內瑞拉馬腦炎是最常見的感染性疾病。這些病例中只有不到20%的病例與已知的事故有關。80%以上病例的發(fā)病與接觸傳染性氣溶膠有關。在國內，1999年北京某實驗室曾發(fā)生實驗人員感染流行性出血熱事件，事件起因就是操作人員被攜帶病毒的實驗動物抓咬傷而受感染引起的；而從事布魯氏病的科研人員，感染動物（牛、羊）飼養(yǎng)管理人員，甚至個別的科研輔助人員及高校學生有多人感染了實驗室相關性布魯氏桿菌病。

1 動物實驗生物安全概況

動物生物安全一級實驗室（ABSL-1）：能夠利用實驗動物安全操作，對實驗室工作人員和動物無明顯致病性的，對環(huán)境危害程度微小的，特性清楚的病原微生物的生物安全水平。

動物生物安全二級實驗室（ABSL-2）：能夠利用實驗動物安全操作，對實驗室工作人員和動物致病性低的，對環(huán)境有輕微危害的病原微生物的生物安全水平。

動物生物安全三級實驗室（ABSL-3）：能夠利用實驗動物安全地從事國內和國外的，可能通過呼吸道感染，引起嚴重或致死性疾病的病原微生物工作的生物安全水平。與上述相近的或有抗原關系的，但尚未完全認知的病原體，也應在此種水平條件下進行操作，直到取得足夠的數據后，才能決定是繼續(xù)在此種安全水平下工作還是在其它等級生物安全水平下工作。

動物生物安全四級實驗室（ABSL-4）：能夠利用實驗動物安全地從事國內和國外的，能通過氣溶膠傳播，實驗室感染高度危險，嚴重危害人和動物生命和環(huán)境的，沒有特效預防和治療方法的微生物工作的生物安全水平。與上述相近的或有抗原關系的，但尚未完全認識的病原體也應在此種水平條件下進行操作，直到取得足夠的數據后，才能決定是繼續(xù)在此種安全水平下工作還是在低一級安全水平下工作。

目前，動物生物安全實驗室在全球均有分布，其中動物生物安全一級與二級實驗室分布非常廣泛，由于各國生物安全重視程度與經濟實力均有差異，分布較為集中，而高等級生物安全實驗室主要集中在各發(fā)達國家與部分發(fā)展中國家。

2 動物生物安全實驗室生物安全風險分析

由于病原微生物在不同國家流行的狀況不同，各國根據病原微生物的傳染性、感染后對個體或者群體的危害程度一級流行狀態(tài)及是否具有有效的預防治療措施等因素來劃分各自的病原微生物危害程度分類。按我國《病原微生物實驗室生物安全管理條例》、《人間傳染的病原微生物名錄》、《動物病原微生物分類名錄》規(guī)定，將病原微生物分為4級，其中第四類危險程度最低，第一類危險程度最高。

病原微生物的危害分類是確定動物實驗室生物安全水平的重要參考指標之一，但病原微生物危害分類與實驗室生物安全水平的關系并非完全等同的，例如歸入危害程度三類的病原微生物，進行安全工作通常需要二級生物安全水平的設施。因此，在確定所從事特定工作的生物安全水平時，應根據危害評估結果來進行專業(yè)判斷，而不應單純根據所使用病原微生物所屬的某一危害程度分類來機械確定所需要的實驗室生物安全水平。

應該看到，動物生物安全實驗室與常規(guī)生物安全實驗室相比具有許多不同的特點，要引起高度重視。在一般微生物學實驗室里生物危害的造成和出現，多半是由于實驗人員操作失誤、不良實驗技術和試驗儀器使用處理不當造成的；而動物實驗室生物危害的造成和出現則要復雜，嚴重得多。第一：動物性氣溶膠的產生。感染動物在觀察飼養(yǎng)期間，它們在呼吸、排泄、抓咬、掙扎、逃逸、跳躍時，在更換墊料、飼料，進行感染接種（特別是鼻腔內接種）時，在尸體剖檢、病理組織、排泄物的處理等過程中會大量產生傳播危害性極大的動物性氣溶膠。不同等級的動物生物安全實驗室根據使用的實驗動物類型和操作的病原微生物不同，具有不同的生物安全風險特性，因此對動物生物安全實驗室的風險分析也不能一概而論。第二：實驗動物，特別是實驗用動物本身可能患有能感染人的人畜共患病。第三，實驗動物感染可引發(fā)實驗室相關感染。

“不退不改”“只改不退”……當前，電影票“退改簽難”問題廣泛存在。記者調查發(fā)現，不同售票渠道“退改簽”標準不一，套路重重，飽受消費者詬病。近日，中國電影發(fā)行放映協會發(fā)布《關于電影票“退改簽”規(guī)定的通知》，要求電影票“退改簽”規(guī)定要優(yōu)化流程、簡化手續(xù)，并盡快實施，維護消費者權益。

3 動物實驗生物安全現狀

3.1 國內外動物病原微生物實驗室生物安全的總體情況

目前美國、英國、法國、德國、日本、俄羅斯、澳大利亞、瑞典、加拿大、南非、瑞士、新西蘭、西班牙、比利時、荷蘭、瑞士、丹麥等國相繼建造有生物安全三級實驗室，其中美國、英國、法國、德國、俄羅斯、日本、澳大利亞、瑞典、加拿大、南非等擁有生物安全四級實驗室。部分國家動物生物安全實驗是的防護水平如下：英國、瑞典、西班牙、加拿大、比利時、荷蘭、美國、南非，及瑞士建有ABSL-2，3，4級實驗室；澳大利亞建有ABSL-4；西班牙建有BSL-2，3；丹麥、美國、德國建有BSL-2、3；瑞典、挪威建有BSL-3/ABSL-4。這些高級別實驗室中診斷類實驗室18個，研究類實驗室17個，擁有從事動物感染設施的實驗室9個。我國目前已擁有多個生物安全三級實驗室且已有生物安全四級實驗室即將建成投入使用。全球目前較為著名的高級別生物安全實驗室有澳大利亞動物衛(wèi)生研究所（AAHL）、美國梅島外來病實驗室、美國國家動物疫病診斷中心（NADC）、瑞士病毒學與免疫預防研究所（IVI）、英國動物健康研究所（IAH）和獸醫(yī)實驗室管理局（VLA）、荷蘭中央動物疫病控制研究所（IASH）、德國聯邦動物病毒病研究中心、加拿大中央外來動物疫病中心（NCFAD）等。

3.2 國內外生物安全相關法規(guī)與指南

世界衛(wèi)生組織（WHO）于1983年出版了《實驗室生物安全手冊》（第1版），并于2003年和2004年WHO又分別出版了該手冊的第2版和第3版。2006年WHO又出版了《生物風險管理實驗室安保指南》（Biorisk management，Laboratory biosecurity guidance September 2006）。國際獸醫(yī)生物安全工作組2006年出版了《獸醫(yī)防護設施——設計與建筑手冊》（Veterinary Containment Facilities Design&Construction Handbook Editors：Peter Mani，PhD Paul Langevin，Eng.International Veterinary Biosafety Working Group 2006）。歐洲經濟共同體（EEC）的生物安全立法主要由歐洲議會和歐洲理事會進行，通過制定并頒布歐盟統(tǒng)一的指令、條例和命令。近年來頒布了與實驗室及病原體相關的法令與標準，對BSL-3/BSL-4試運行認證和重新認證、微生物大規(guī)模生產的操作標準和物理防護要求、清除污染，生物安全柜、感染性物質實驗操作出了相應的法律和標準規(guī)定。美國職業(yè)安全與健康局（OSHA）出版的《病原體危害程度分類》，以及該書將傳染病病原體和實驗室行為分為4個等級和水平的概念，構成了《微生物和生物醫(yī)學實驗室的生物安全》的早期版本的基本形式?，F在《微生物和生物醫(yī)學實驗室的生物安全》已出版5個版本。加拿大的《實驗室生物安全指南》（the Laboratory Biosafety Guidelines，3rd edition，2004）也出版至第三版。

英國政府對病原微生物實驗活動的管理非常嚴格，早在1998年就頒布了《特定動物病原微生物管理條例》，根據不同動物病原微生物不同實驗活動危害性的差異，規(guī)定了病原微生物的使用、廢物的處理等生物安全要求，對實驗室的硬件和軟件水平均做出規(guī)定，所有實驗室開展特定動物病原微生物實驗活動均需得到農業(yè)部的許可。

我國2004年11月12日，國務院頒布實施了《病原微生物實驗室生物安全管理條例》。是我國制訂的第一個具有指導性和法律效力的病原微生物安全方面的法規(guī)。它的重要意義在于：指導實驗室生物安全，要求相關實驗室必須按國家相關標準進行實驗活動；有利于生物安全的規(guī)范管理，真正實現對實驗室感染的控制和減少實驗室事故的發(fā)生；標志著我國病原微生物實驗室的管理工作，步入了法制管理軌道；對我國預防生物威脅和提高處理應急公共衛(wèi)生突發(fā)事件的能力建設具有現實和深遠的意義。2003年8月，在國家科技部、衛(wèi)生部、農業(yè)部、和總后衛(wèi)生部的支持下，由中國實驗室國家認可委員會（CNAL）牽頭，組織國內生物安全專家開始起草我國的生物安全國家標準《實驗室生物安全通用要求》（GB19489-2004）中華人民共和國質量監(jiān)督檢驗檢疫總局和中華人民共和國標準化委員會正式頒布了該標準，并于2004年10月1日起實施。目前該標準已經修訂為GB19489-2008版本，2009年7月1日正式實施。這是我國第一部關于實驗室生物安全的國家標準。規(guī)定了實驗室生物安全管理和實驗室的建設原則，同時還規(guī)定了生物安全級別、實驗室設施設備的配置、個人防護和實驗室安全行為的要求。除上述文件外，我國相關部門相繼出臺了《病原微生物實驗室生物安全環(huán)境管理辦法》、《生物安全實驗室建筑技術規(guī)范》、《高致病性動物病原微生物實驗室生物安全管理審批辦法》、《國家獸醫(yī)參考實驗室管理辦法》、《高致病性動物病原微生物菌（毒）種或者樣本運輸包裝規(guī)范》等等一系列文件和技術標準。

4 動物實驗生物安全發(fā)展趨勢

4.1 生物安全標準的科學、有效、安全

目前在生物安全領域大家的共識是要做到“更科學、更有效、更安全”，這些都將體現在實驗室的設計、建設、設施設備的選用以及具體的管理和使用上，從最近加拿大、美國、英國等耗費巨資改造舊設施或重新建造的情況看，就是這種新理念的體現和實施。

4.2 重視生物危害性評估

危害性評估是生物安全管理工作的基礎和核心，如果沒有這個基礎和核心，生物安全就無從談起，無從管起。基于對不同病原微生物、不同實驗活動、不同操作過程、不同處理方式等危害性評估結果的差異，決定了建設動物生物實驗室的不同標準、選用設備的差異、所采取的不同生物安全管理要求、操作規(guī)范和技術措施，及所制訂的應急預案和發(fā)生意外事故后所采取的應急措施等。

在實驗室建設標準的問題上，就是基于對所從事的不同的病原微生物、不同的實驗活動的危害性評估差異的基礎上而建立起不同的標準，只要滿足所從事實驗活動的生物安全要求即可。因此，在國外高等級實驗室建設標準上，就出現了BSL-3和BSL-3+，以及BSLAg-3（農業(yè)生物安全三級實驗室）。IAH非常重視生物危害性評估工作，積累了豐富的經驗和知識，生物危害性評估工作也做的非常細致，他們根據實驗活動生物危害性的差異，把實驗室劃分為0～4級共5種空間風險水平，并規(guī)定了每個風險區(qū)域的工作內容和工作要求；針對某一項具體實驗操作過程中各環(huán)節(jié)的風險差異，制訂了詳細的標準操作程序（SOP）文件，對操作過程和工作量等做出了明確規(guī)定。

4.2 更加關注實驗室管理與人員培訓

在動物生物安全實驗室中，我們應保護實驗室內的工作人員和動物飼養(yǎng)人員。當獲得病原微生物和接種動物時我們應確定他們得到了良好保護。任何接觸接種過病原微生物動物的實驗人員應受到適當的培訓，可以讓他們通過安全的方式完成實驗。我們同樣需要保護實驗室中內未進行實驗的動物。多年前在NCI-Frederick動物中心發(fā)生過一件不幸的意外，實驗室內的某種材料中含有小鼠肝炎病毒（MHV）而不注意感染了一只動物。之后在實驗室暴發(fā)了該病毒的流行，這場暴發(fā)花費掉數十萬的美金才得以清除。不僅僅是花費大量金錢，MHV的暴發(fā)也使正在進行的實驗被迫停止。如果我們在試驗時能夠很好的保護人員和動物的安全，那么我們同樣也對實驗室周圍環(huán)境保護的很好。如果我們適當的注意，任何我們操作的因子都不會從實驗室擴散出，實驗室外的人和動物（包括家畜、寵物、野生動物）都將安全。當解剖動物時我們同樣應注意生物安全，或當采集血液或組織樣本時，這些樣本應按照傳染性物質處理。這就要求動物生物安全實驗室無論在操作技術規(guī)范的制訂，個人安全防護設備的設置，以及實驗室設施的設計和建設上，都有很大的特點和特殊的要求。

[1]中華人民共和國國務院.《病原微生物實驗室生物安全管理條例》[國務院令第424號]，北京：中華人民共和國國務院，2004-11-12.

[2]《實驗室生物安全通用要求》（Laborator iesgeneral requirement for biosafety）（GB19489—2008）.

[3]中國合格評定國家認可中心，中國動物衛(wèi)生與流行病學中心.生物安全實驗室認可與管理基礎知識,中國質檢出版社，中國標準出版社，2012.

[4]Jonathan Y.Richmond主編，中國動物疫病預防控制中心，中國農業(yè)科學院哈爾濱獸醫(yī)研究所組譯,生物安全選集Ⅹ：動物生物安全，中國農業(yè)出版社，2014.

[5]錢軍，等.實驗動物與生物安全，中國比較醫(yī)學雜志，2011，21（10，11）:15-20.

[6]程水生，等.北美國家大動物生物安全實驗室的建設與管理，中國比較醫(yī)學雜志，2011，21（10，11）:170-172.

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10．3969/J.ISSN．1671-6027．2015．12.001