封印致命病毒的利器

佘惠敏

今年年初竣工的“武漢P4實(shí)驗(yàn)室”引起了大眾關(guān)注。作為我國第一個(gè)P4實(shí)驗(yàn)室，武漢P4實(shí)驗(yàn)室的建成標(biāo)志著我國終于擁有了可以安全研究埃博拉等最高等級烈性傳染病病毒的堡壘。想知道這座堡壘的模樣和工作原理嗎？請跟隨筆者的腳步，去那里參觀一次吧。

神秘盒子

武漢P4實(shí)驗(yàn)室坐落在距離市中心有大約1小時(shí)車程的郊外，中國科學(xué)院武漢病毒研究所的鄭店園區(qū)中。這里交通便利，三面鄰山，環(huán)境相對獨(dú)立。實(shí)驗(yàn)室是一棟約有四層樓高的銀灰色方“盒子”建筑，旁邊是“中科院武漢國家生物安全實(shí)驗(yàn)室”的公樓。

參觀這個(gè)神秘盒子前，先要走上辦公樓二層，戴上安全帽，套上鞋套，穿過一條空中走廊，來到P4實(shí)驗(yàn)室的二層核心區(qū)入口。

“現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室里還沒有用于研究的烈性病毒，所以你們可以這樣進(jìn)入?！敝锌圃何錆h分院院長、P4實(shí)驗(yàn)室主任袁志明說，等實(shí)驗(yàn)室正式啟用后，這里就只有經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)的工作人員才可以按程序進(jìn)入了。

在整個(gè)P4實(shí)驗(yàn)室中，核心實(shí)驗(yàn)區(qū)就像是“盒子中的盒子?！?/p>

進(jìn)入二層核心實(shí)驗(yàn)區(qū)，首先到達(dá)的是一圈環(huán)形走廊，其中心是真正進(jìn)行烈性病原體研究300多平米的實(shí)驗(yàn)室。在這里，分割空間的不再是常見的水泥墻壁，而是不銹鋼鋼板和玻璃窗。透過玻璃窗，能看到核心實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的二級生物安全柜、超低溫冰箱、顯微鏡和實(shí)驗(yàn)臺(tái)等諸多設(shè)備。

核心區(qū)包括3個(gè)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)室、2個(gè)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室、1個(gè)菌種保藏室、消毒室等。進(jìn)入每個(gè)區(qū)域都要經(jīng)過一道或幾道門。與普通實(shí)驗(yàn)室有顯著不同的是，這座P4實(shí)驗(yàn)室里有許多從屋頂上方垂下的藍(lán)色氣管。

“這些藍(lán)色管子可以接通研究人員身穿的正壓防護(hù)服，保證研究人員可在防護(hù)服內(nèi)呼吸循環(huán)?！痹椒▏锇篜4實(shí)驗(yàn)室參加培訓(xùn)的中科院武漢病毒所研究員石正麗說，正壓防護(hù)服是P4實(shí)驗(yàn)室的獨(dú)有裝備，用于保證人和實(shí)驗(yàn)室，以及病源之間的絕對隔離。

正壓工作服外形有點(diǎn)像宇航服，人鉆進(jìn)去后，拉上拉鏈，再充入空氣，整個(gè)服裝會(huì)膨脹起來。頭盔是全透明設(shè)計(jì)，方便研究人員觀察周邊，還配有耳麥以便溝通。

石正麗說，每次進(jìn)P4實(shí)驗(yàn)室，更換衣服、化學(xué)淋浴等層層消毒步驟，都需要花費(fèi)半小時(shí)，出實(shí)驗(yàn)室時(shí)，要再花費(fèi)半小時(shí)。而如果是低一個(gè)防護(hù)等級的P3實(shí)驗(yàn)室，10分鐘足矣。不僅如此，在每次進(jìn)入P4實(shí)驗(yàn)室工作的短則兩三小時(shí)、長則五六小時(shí)的時(shí)間里，科研人員不能飲食，也不能排泄，耳麥中傳來的空氣流通的噪音也會(huì)讓人感到難受。研究人員進(jìn)實(shí)驗(yàn)室前必須保證身體狀態(tài)良好，因?yàn)椴荒苌闲l(wèi)生間，他們常常從頭—天晚上開始就停止喝水。

工作人員從環(huán)形走廊進(jìn)入核心實(shí)驗(yàn)室，首先要在更衣區(qū)更換普通實(shí)驗(yàn)室服裝，再進(jìn)入另一道門穿上正壓防護(hù)服。核心區(qū)任何相鄰的門之間都有自動(dòng)連鎖裝置，防止兩個(gè)相鄰的門被同時(shí)打開，從而避免室內(nèi)空氣的流通。離開主實(shí)驗(yàn)室時(shí)還要經(jīng)過化學(xué)淋浴消毒正壓防護(hù)服表面，這些化學(xué)試劑足以消滅所有病菌。

核心實(shí)驗(yàn)室采用定向負(fù)壓系統(tǒng)和雙層過濾系統(tǒng)，保證實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的空氣只能通過高效過濾器排放，不會(huì)隨意流向?qū)嶒?yàn)室外。需要帶出實(shí)驗(yàn)室的廢物首先要用潔凈袋包裝，然后通過雙扉滅菌器高溫消毒。廢水則要通過活毒廢水處理裝置高溫高壓消毒。

安全堡壘

P4實(shí)驗(yàn)室主任袁志明有一個(gè)形象的說法：“除了人之外，其他東西，包括病毒和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，都是活的進(jìn)去，死的出來。”

P4實(shí)驗(yàn)室研究的是世界上最危險(xiǎn)的病原體，因此必須通過一系列的物理措施及嚴(yán)格的管理規(guī)范，確保操作者安全，確保環(huán)境安全，確保公眾安全。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)室在硬件上和操作程序上都對意外事故應(yīng)急處理做了周密部署。動(dòng)力采用雙電源供電，并設(shè)自備電源和應(yīng)急不間斷電源。為了避免盛裝病毒、病毒試驗(yàn)樣品的器皿和試管因磕碰產(chǎn)生爆裂而導(dǎo)致的潑灑及至泄漏，不同級別實(shí)驗(yàn)室均設(shè)置了獨(dú)立排放系統(tǒng)以及生物消毒存放池等設(shè)施。在實(shí)驗(yàn)室的出口處，還有一道加設(shè)的門檻，地漏、通風(fēng)口等處也都設(shè)置了防護(hù)網(wǎng)，這是為了防止實(shí)驗(yàn)動(dòng)物逃逸。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)還備有急救醫(yī)療設(shè)施和用品，并設(shè)立了隔離室，這是為了在實(shí)驗(yàn)人員遭遇意外感染時(shí)，對其進(jìn)行醫(yī)學(xué)觀察和救治。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室里，工作人員必須成對工作，確保在一個(gè)人出現(xiàn)意外時(shí)，還有另一個(gè)人可以處理緊急情況。

自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)也被考慮在內(nèi)：實(shí)驗(yàn)室選址地點(diǎn)高于武漢市歷史記錄的防洪設(shè)防水位。在抗震方面，武漢市防震等級是六級，實(shí)驗(yàn)室提高到八級。

袁志明說：“這個(gè)實(shí)驗(yàn)室采取了國內(nèi)外最好的生物安全防范技術(shù)和措施，來保障在實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行過程當(dāng)中，不會(huì)發(fā)生實(shí)驗(yàn)的感染事件和病原的泄漏事件?！?/p>

這樣嚴(yán)格的防范措施，是為了讓我們的科研人員可以在安全的工作條件下，對包括埃博拉病毒在內(nèi)的最危險(xiǎn)病毒進(jìn)行研究，尋求檢測和破解之道。

“P4實(shí)驗(yàn)室跟普通實(shí)驗(yàn)室最大的不同是它的安全性。從硬件說，它對環(huán)境是安全的，另外，它還要保障操作人員的安全?！币苍シ▏锇篜4實(shí)驗(yàn)室培訓(xùn)過的武漢病毒所研究員胡志紅說，P4實(shí)驗(yàn)室的安全問題都會(huì)有詳細(xì)記錄和通報(bào)，目前全世界的P4實(shí)驗(yàn)室出現(xiàn)的安全事故，僅限于偶發(fā)的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部操作人員暴露，還未出現(xiàn)過病毒外泄事故。

有人認(rèn)為P4實(shí)驗(yàn)室中研究的病毒過于危險(xiǎn)，因此持反對態(tài)度。事實(shí)上，病毒并不會(huì)因?yàn)槿藗兊膽峙露丝s。目前，全球公開擁有P4實(shí)驗(yàn)室的僅有9個(gè)國家，這些國家的P4實(shí)驗(yàn)室“鎖”著全世界最為致命的病毒。2014年肆虐西非并波及歐美，至今仍未完全消滅的埃博拉病毒，已經(jīng)吞噬了一萬多條性命，其中大多數(shù)發(fā)生在西非國家?guī)變?nèi)亞、利比里亞和塞拉利昂。如果中國沒有P4實(shí)驗(yàn)室，那么，這類危險(xiǎn)的致命病毒一旦爆發(fā)，我們就只能拿性命來填補(bǔ)治療經(jīng)驗(yàn)的缺失。

面對肆虐的病毒，是束手無策，還是積極應(yīng)對？現(xiàn)代文明讓人類選擇了后者，而P4實(shí)驗(yàn)室，正是讓我們更快找出應(yīng)對良方的超級武器。

十年一劍

事實(shí)上，建立我國自己的P4實(shí)驗(yàn)室的想法，正是源于十多年前那場跟未知致命病毒的性命相搏。

2003年春天在中國爆發(fā)的SARS疫情，導(dǎo)致包括醫(yī)務(wù)人員在內(nèi)的多名患者死亡。最先獲得SARS病原冠狀病毒基因組全序列的是加拿大基因組科學(xué)中心，最先提出快速鑒定SARS病原方案的是沒有病例資源但有很好實(shí)驗(yàn)條件的德國熱帶病研究所與ARTUS公司。這說明，具備研究烈性病原條件的一流的研究單位，才可能在應(yīng)付突如其來的新生疾病研究中處于領(lǐng)先地位。SRAS病毒雖然后來被評定為P3級病毒，但在最初爆發(fā)的未知階段，完全符合進(jìn)入P4研究室進(jìn)行研究的條件。

我國在確定SARS病原的研究中，受諸多因素限制，盡管很早就獲得臨床樣本，但一直遲遲不能下結(jié)論，暴露出實(shí)驗(yàn)條件等方面的諸多不足。

有鑒于此，相關(guān)專家提出建議，決定在地處中原腹地、交通便利且有病毒研究基礎(chǔ)的武漢，建設(shè)我國第一個(gè)P4實(shí)驗(yàn)室，并決定與法國合作，引進(jìn)世界最先進(jìn)的P4實(shí)驗(yàn)室技術(shù)。

中法兩國政府在2004年、2006年和2007年分別簽署了關(guān)于預(yù)防和控制新發(fā)疾病、共同建設(shè)武漢P4實(shí)驗(yàn)室的合作協(xié)議、補(bǔ)充協(xié)議和補(bǔ)充聲明。武漢P4實(shí)驗(yàn)室在引進(jìn)法國里昂P4實(shí)驗(yàn)室技術(shù)和裝備的基礎(chǔ)上，由法國和中國的科學(xué)家、工程技術(shù)人員共同設(shè)計(jì)完成，采用了國際上最先進(jìn)的設(shè)計(jì)方案和設(shè)備。歷時(shí)十年，終于磨成一柄刺向未知致命病毒的利劍。

袁志明介紹，四級生物安全實(shí)驗(yàn)室分成兩種類型：安全柜型實(shí)驗(yàn)室和正壓服型實(shí)驗(yàn)室。安全柜型P4實(shí)驗(yàn)室需要使用一系列串聯(lián)起來的三級生物安全柜，病原體完全控制在生物安全柜內(nèi)，研究人員通過手套箱完成實(shí)驗(yàn)操作，其運(yùn)行成本相對較低、建設(shè)門檻也較低，易被恐怖分子利用，因此美國等國家嚴(yán)格限制三級生物安全柜的出口。

而更新型的P4實(shí)驗(yàn)室采用正壓服模式，實(shí)驗(yàn)人員穿著進(jìn)行個(gè)體防護(hù)的正壓服工作，沒有安全柜型實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部尺寸狹小的弊端，可以使用大型儀器，可以進(jìn)行活體動(dòng)物試驗(yàn)、動(dòng)物解剖分析。武漢的這個(gè)P4實(shí)驗(yàn)室屬于中型的P4實(shí)驗(yàn)室，可以用猴子做活體實(shí)驗(yàn)。

目前，世界上真正投入運(yùn)行的四級生物安全實(shí)驗(yàn)室只有10個(gè)左右。武漢P4實(shí)驗(yàn)室不僅僅是科研需要，更是我國在公共衛(wèi)生和公共安全方面的重要戰(zhàn)略部署。正如中國科學(xué)院院長白春禮所說：“‘工欲善其事，必先利其器’。武漢P4實(shí)驗(yàn)室是構(gòu)建中國公共衛(wèi)生防御體系的重要環(huán)節(jié)之一?！?/p>

實(shí)驗(yàn)室的建成不僅為我國公共衛(wèi)生體系再添利器，更是保障世界衛(wèi)生安全的重要一環(huán)。中科院武漢病毒所所長陳新文研究員就表示：“此次埃博拉病毒在非洲暴發(fā)并威脅世界的事實(shí)再次告訴我們，病毒是無國界的?！?/p>