高等級(jí)獸醫(yī)生物安全實(shí)驗(yàn)室生物危害及其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估要素

吳思捷,李增順,張 媛,李 寧,王團(tuán)結(jié),趙俊杰,張一幟,萬(wàn)建青,王利永,2

(1.中國(guó)獸醫(yī)藥品監(jiān)察所,北京 海淀100081;2.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院,新疆 烏魯木齊830091)

獸醫(yī)生物安全實(shí)驗(yàn)室的主要工作內(nèi)容是動(dòng)物源性病原微生物樣品的保存、處理、分離培養(yǎng)和鑒定等工作,因此實(shí)驗(yàn)室是病原體、未知病原因子、帶病動(dòng)物、易感人群和傳播途徑相對(duì)集中的特殊場(chǎng)所。部分動(dòng)物尤其人獸共患病潛伏期動(dòng)物潛在危害大,涉及個(gè)人健康、環(huán)境污染等。因此應(yīng)在開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)之前,對(duì)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)所操作的病原微生物以及實(shí)驗(yàn)活動(dòng)本身進(jìn)行評(píng)估,確保生物安全。獸醫(yī)生物安全實(shí)驗(yàn)室,特別是高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室的生物安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及風(fēng)險(xiǎn)控制,對(duì)確保實(shí)驗(yàn)室生物安全,保障實(shí)驗(yàn)操作人員和周邊公共環(huán)境衛(wèi)生安全,以及樣本及產(chǎn)品安全具有重要意義。本文結(jié)合高等級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室主要的生物危害提出相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估要素,以供生物安全3 級(jí)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的管理參考。

1 獸醫(yī)生物安全實(shí)驗(yàn)室的生物危害

高等級(jí)獸醫(yī)生物安全實(shí)驗(yàn)室所操作的生物因子通常為1 類(lèi)或2 類(lèi)病原微生物及相關(guān)組織樣本,此二類(lèi)病原微生物能夠引起人類(lèi)或者動(dòng)物產(chǎn)生非常嚴(yán)重/嚴(yán)重疾病[1]。因此當(dāng)實(shí)驗(yàn)室防護(hù)設(shè)施設(shè)備出現(xiàn)故障、實(shí)驗(yàn)室工作人員在操作過(guò)程中出現(xiàn)無(wú)意識(shí)泄露生物因子和誤用生物技術(shù)、或人為惡意使用生物因子及生物技術(shù)時(shí)會(huì)造成嚴(yán)重的生物危害,包括對(duì)實(shí)驗(yàn)人員健康、周邊生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)產(chǎn)生嚴(yán)重后果或潛在風(fēng)險(xiǎn)。

1.1 風(fēng)險(xiǎn)來(lái)源

1.1.1 實(shí)驗(yàn)室的生物危害性因子 包括病毒、細(xì)菌、真菌、毒素和寄生蟲(chóng)等,另外在實(shí)驗(yàn)室對(duì)相關(guān)病原微生物培養(yǎng)物進(jìn)行操作過(guò)程中,組織細(xì)胞培養(yǎng)和某些類(lèi)型的核酸轉(zhuǎn)染操作可以在體外將病原體的遺傳物質(zhì)在細(xì)胞之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移,具有潛在風(fēng)險(xiǎn),因此也可以視作生物性危害因子。

生物危害性因子通常來(lái)源于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境內(nèi)保存病原微生物樣本、菌(毒)種及相關(guān)培養(yǎng)物、實(shí)驗(yàn)廢棄物等,以及被感染的動(dòng)物宿主的血液、體液、糞便、毛發(fā)和各種組織。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)室生物危害途徑 目前實(shí)驗(yàn)室內(nèi)人員發(fā)生感染主要有4 種途徑:(1)皮膚創(chuàng)傷及黏膜接觸感染。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于操作不慎、個(gè)人防護(hù)意識(shí)淡薄或個(gè)人防護(hù)裝備沒(méi)有配備等原因,被針頭、手術(shù)刀或碎玻璃刺傷從而引發(fā)感染;(2)氣溶膠吸入感染。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的病原體樣本以及感染動(dòng)物能夠產(chǎn)生大量攜帶病原體的氣溶膠,如果實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行管理過(guò)程中對(duì)生物安全柜、實(shí)驗(yàn)室送排風(fēng)系統(tǒng)、防護(hù)裝備等相關(guān)設(shè)施設(shè)備性能的檢測(cè)與監(jiān)測(cè)不嚴(yán)格,極易造成實(shí)驗(yàn)人員吸入感染性氣溶膠;(3)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物攻擊造成感染。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,實(shí)驗(yàn)人員被動(dòng)物咬傷、抓傷、吸入實(shí)驗(yàn)動(dòng)物產(chǎn)生的氣溶膠、接觸實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的排泄物、分泌液或體液,都有可能造成生物危害。

1.1.3 實(shí)驗(yàn)室感染的原因 目前生物安全實(shí)驗(yàn)室發(fā)生的感染案例有80%為不明原因感染,只有20%感染案例可以確認(rèn)是由事故造成感染[2]。在可確認(rèn)感染原因的這部分案例中,有80%是由工作人員操作失誤引起,包括病原微生物菌(毒)種及相關(guān)培養(yǎng)物和樣本的溢出和潑灑、針頭和碎玻璃等利器產(chǎn)生的損傷以及動(dòng)物或動(dòng)物體外寄生蟲(chóng)的咬傷、抓傷,另外有20%感染案例是由相關(guān)設(shè)備(如空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)、生物安全柜、隔離器、離心機(jī)、口罩和手套等一級(jí)防護(hù)裝備等)故障造成的[2]。

1.2 世界各地實(shí)驗(yàn)室生物安全事故實(shí)例

1956 年,前蘇聯(lián)伊凡諾夫斯基病毒研究所的工作人員在實(shí)驗(yàn)室通道內(nèi)不慎打碎9 支裝有委內(nèi)瑞拉馬腦炎病毒的冷凍干燥管,事發(fā)后僅對(duì)地面進(jìn)行了消毒,但沒(méi)有對(duì)周?chē)鷫Ρ谶M(jìn)行消毒處理,也沒(méi)有對(duì)污染區(qū)域采取隔離措施,仍允許人員出入此地,造成事發(fā)后24 h 至48 h 內(nèi)有22 人感染發(fā)病,4 d 后又有2 人發(fā)病[3]。

2007 年8 月,英國(guó)政府證實(shí)薩里郡吉爾福德鎮(zhèn)的一個(gè)農(nóng)場(chǎng)暴發(fā)口蹄疫,該農(nóng)場(chǎng)方圓3 公里劃為隔離區(qū),方圓10 公里被設(shè)定為保護(hù)區(qū)。全國(guó)范圍全面禁止牛、羊和豬只的移動(dòng),并禁止出口牲畜、屠宰產(chǎn)品、豬牛羊肉和牛奶。按照英國(guó)法律,當(dāng)?shù)氐乃猩髮⒈辉讱ⅰＳ?guó)衛(wèi)生和安全管理局調(diào)查顯示,由于疫點(diǎn)附近兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室排污系統(tǒng)受損可能導(dǎo)致了研究用的口蹄疫病毒泄露污染周邊土壤,當(dāng)?shù)爻霈F(xiàn)的暴雨可能又增加了這種泄露的可能性,其后經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室附近的車(chē)輛又將污染土壤運(yùn)輸至疫點(diǎn),最終導(dǎo)致疫情暴發(fā)[4]。

2010 年12 月間,由于東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)學(xué)院有關(guān)教師,未按國(guó)家及黑龍江省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物管理規(guī)定,從當(dāng)?shù)啬仇B(yǎng)殖場(chǎng)購(gòu)入4 只山羊,并在以上述4只山羊?yàn)閷?shí)驗(yàn)動(dòng)物的5 次實(shí)驗(yàn)(共涉及4 名教師、2名實(shí)驗(yàn)員、110 名學(xué)生)前,未按規(guī)定對(duì)實(shí)驗(yàn)山羊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢疫,同時(shí)在指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中未能切實(shí)按照標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)規(guī)范,嚴(yán)格要求學(xué)生遵守操作規(guī)程,進(jìn)行有效防護(hù)。由于上述違規(guī)行為,導(dǎo)致2011年3 月至5 月,學(xué)校27 名學(xué)生及1 名教師陸續(xù)確診感染布魯菌病。

2 獸醫(yī)實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估控制要素

我國(guó)首個(gè)包含實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《實(shí)驗(yàn)室生物安全通用要求》(GB19489—2004)中[6],對(duì)實(shí)驗(yàn)室生物危害評(píng)估的規(guī)定更多強(qiáng)調(diào)的是對(duì)病原體本身及其實(shí)驗(yàn)活動(dòng)過(guò)程的評(píng)估,未涉及設(shè)施設(shè)備運(yùn)行、運(yùn)輸和安保等方面。而隨著國(guó)家的重視和相關(guān)科研工作的發(fā)展,對(duì)高防護(hù)級(jí)別實(shí)驗(yàn)室的安全要求也更加嚴(yán)格。在修訂后的《實(shí)驗(yàn)室生物安全通用要求》(GB19489—2008)中[6],風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估內(nèi)容涉及管理和組織體系、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、微生物名錄和信息、一般安全、人員技能、良好操作技術(shù)、個(gè)體防護(hù)裝備、人為因素、衛(wèi)生保健、意外預(yù)案和緊急反應(yīng)、事件和事故調(diào)查、設(shè)施結(jié)構(gòu)、設(shè)備維修校準(zhǔn)、消毒和滅菌、運(yùn)輸、保障等16 個(gè)方面,全面涵蓋了生物安全管理工作[5]。

2.1 病原微生物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

2.1.1 病原微生物的生物學(xué)特性 包括形態(tài)特征、培養(yǎng)特性、免疫學(xué)特性(特異性抗原)、遺傳特性(基因組及編碼產(chǎn)物)、變異性(包括基因重組特性)、毒力及致病性和種(型)鑒別特征等生物學(xué)特性;在自然環(huán)境中的存活能力,與其他生物和環(huán)境的交互作用等環(huán)境穩(wěn)定特征;對(duì)溫度作用時(shí)間、紫外燈等物理因素和不同消毒劑的敏感性等特征。

2.1.2 病原微生物的流行病學(xué)特征 確定病原的自然宿主、易感人群;明確感染途徑,包括呼吸道、消化道、血液或媒介等自然感染途徑,宿主和易感人群間是否有動(dòng)物之間、動(dòng)物與人之間、人與動(dòng)物之間或人與人之間傳播,以及是否存在氣溶膠、銳器傷害、皮膚感染和接觸病等實(shí)驗(yàn)室臨床感染途徑。

2.1.3 危害程度 分析臨床癥狀、體征、潛伏期、發(fā)病時(shí)間、病程進(jìn)展為急性還是慢性、感染劑量、入侵部位和并發(fā)癥等臨床表現(xiàn);對(duì)發(fā)病急促、病程短、病情嚴(yán)重、致死率高的情況應(yīng)高度重視。

2.1.4 預(yù)防治療現(xiàn)狀 了解病原微生物對(duì)機(jī)體造成的全身性癥狀和呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、皮膚黏膜系統(tǒng)和肌肉系統(tǒng)等局部癥狀的臨床診斷方法,如有需要還應(yīng)建立血常規(guī)、生化、病理等常規(guī)實(shí)驗(yàn)室診斷方法以及細(xì)菌/病毒分離培養(yǎng)、免疫病理、分子生物、免疫組化等有針對(duì)性的特定實(shí)驗(yàn)室診斷方法;確定針對(duì)病原微生物的預(yù)防措施、治療方法和主要治療藥物的有效性,如相關(guān)疫苗、藥物或抗血清等,以及當(dāng)?shù)厮邆湎鄳?yīng)醫(yī)療條件、治療能力的醫(yī)療機(jī)構(gòu)。

2.2 病原微生物實(shí)驗(yàn)室從事實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

2.2.1 實(shí)驗(yàn)活動(dòng)性質(zhì) 應(yīng)明確操作可能涉及的微生物種類(lèi),是否人獸共患,并根據(jù)農(nóng)業(yè)部《動(dòng)物病原微生物分類(lèi)名錄》規(guī)定,明確實(shí)驗(yàn)操作相關(guān)病原微生物的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別和防護(hù)水平,同時(shí)注意該病原微生物對(duì)人的感染劑量、感染模式、途徑以及在環(huán)境中的穩(wěn)定性。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)活動(dòng)內(nèi)容 不同實(shí)驗(yàn)活動(dòng)類(lèi)型所面臨的風(fēng)險(xiǎn)程度有差異,病原微生物實(shí)驗(yàn)室風(fēng)險(xiǎn)較大的活動(dòng)一般包括感染性材料的分離培養(yǎng)、蛋白純化,對(duì)未滅活的活病原體或感染性材料進(jìn)行臨床檢測(cè)、血清學(xué)檢測(cè)、抗原檢測(cè)、核酸檢測(cè)和生化分析,對(duì)未滅活的組織病料開(kāi)展病理或免疫組化實(shí)驗(yàn)等,以及感染活病毒感染的動(dòng)物試驗(yàn)等。

2.2.3 實(shí)驗(yàn)室設(shè)施設(shè)備 除評(píng)估實(shí)驗(yàn)室設(shè)施與實(shí)際狀態(tài)是否能夠滿足設(shè)計(jì)要求之外,對(duì)實(shí)驗(yàn)室在常規(guī)運(yùn)行中對(duì)設(shè)施進(jìn)行維修、清潔、維護(hù)或關(guān)停期間發(fā)生暴露的可能性也應(yīng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估;對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)相關(guān)防護(hù)設(shè)備應(yīng)進(jìn)行評(píng)估,如生物安全柜是否能夠保證氣流按要求方向流動(dòng)、所配高效過(guò)濾器的過(guò)濾效率是否下降、安全柜是否定期年檢和維護(hù),高壓滅菌器的壓力和溫度、消毒劑的使用劑量是否能夠滿足廢棄物、空間和設(shè)備的消毒要求,污水處理系統(tǒng)高溫滅菌效果是否達(dá)到要求、是否使用生物和化學(xué)方法進(jìn)行了驗(yàn)證,動(dòng)物飼養(yǎng)隔離器的氣密性和高效過(guò)濾器性能是否滿足隔離條件。

2.2.4 感染性材料的使用和處置 感染性材料存在被盜用、惡意使用、誤用和不正當(dāng)使用的風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)對(duì)其使用和管理開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)分析;根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作感染性材料的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,選擇切實(shí)有效的消毒手段(消毒劑化學(xué)消毒、高溫高壓物理消毒)、對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所和個(gè)人防護(hù)設(shè)備等實(shí)驗(yàn)廢棄物制定適宜的實(shí)驗(yàn)室消毒和終末消毒程序,對(duì)感染性材料、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物尸體、動(dòng)物糞便等廢棄物制定無(wú)害化處理程序,并對(duì)相關(guān)程序進(jìn)行消毒效果驗(yàn)證和評(píng)估。

2.2.5 人員防護(hù) 基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,根據(jù)所操作病原微生物特性以及操作內(nèi)容選擇并儲(chǔ)備相應(yīng)級(jí)別個(gè)人防護(hù)設(shè)備,包括口罩、帽子、手套、防護(hù)服和防護(hù)鞋等,如操作氣溶膠傳播的人獸共患病病原,則還應(yīng)另外配備正壓防護(hù)服或正壓呼吸器;必須評(píng)估個(gè)人防護(hù)用品的佩戴,防護(hù)效果的測(cè)試方法,以及針對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行個(gè)人防護(hù)設(shè)備的穿戴正確性評(píng)估。

2.2.6 人員素質(zhì) 熟練的技術(shù)能力和過(guò)硬的心理素質(zhì)是影響實(shí)驗(yàn)室生物安全的重要因素,必須對(duì)這項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,包括工作人員種類(lèi)與數(shù)量、不同崗位人員對(duì)其從事工作風(fēng)險(xiǎn)的了解程度、工作經(jīng)驗(yàn)、教育背景、身體情況、心理素質(zhì)和應(yīng)變能力等。另外在每次開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)之前,還應(yīng)對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作人員的健康狀況、身體狀態(tài)、精神狀態(tài)等進(jìn)行評(píng)估。

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估能夠評(píng)估實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各單位所面臨的各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn),評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率并對(duì)風(fēng)險(xiǎn)可能帶來(lái)的影響和損失的可能性進(jìn)行量化評(píng)估,是高等級(jí)獸醫(yī)實(shí)驗(yàn)室生物安全風(fēng)險(xiǎn)管理的核心工作。實(shí)驗(yàn)室生物安全管理體系的建立、設(shè)施設(shè)備運(yùn)行、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的開(kāi)展、實(shí)驗(yàn)材料的運(yùn)輸以及實(shí)驗(yàn)室安保等方面均應(yīng)以充分的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估為基礎(chǔ),從而從根本上確保實(shí)驗(yàn)室生物安全。