美國高等級生物安全實驗室人員培訓體系及其啟示

夏 菡， 黃 弋， 馬海霞， 宋冬林， 袁志明

(中國科學院 武漢病毒研究所，武漢 430071)

0 引 言

20世紀80年代以來，全球新發(fā)和再發(fā)烈性傳染病不斷出現(xiàn)，如嚴重急性呼吸綜合癥，又稱非典型性肺炎(Severe Acute Respiratory Syndromes， SARS)、高致病性禽流感(Highly pathogenic avian influenza)、中東呼吸綜合癥(Middle East Respiratory Syndrome，MERS)和埃博拉出血熱(Ebola Virus Disease，EVD)等，其中2014～2016年西非地區(qū)埃博拉大爆發(fā)共造成1萬多人死亡。它們給人類健康與生命安全帶來嚴重威脅，因此當前世界各國均高度重視對烈性傳染病的研究及防控[1-2]。為保護從事危險病原微生物研究的工作人員和公眾的健康，并防止其通過實驗室向外環(huán)境擴散，危險病原微生物操作相關(guān)的活動需要在高級別生物安全實驗室(High-containment laboratory)進行，即根據(jù)處理對象的危險等級不同須在生物安全三級(Biosafety level 3，BSL-3)或四級(Biosafety level 4，BSL-4)實驗室中進行。隨著國際生物安全形勢日趨復雜多變，我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，我國擁有的高級別生物安全實驗室的數(shù)量將大大增加。國家發(fā)展和改革委員會、科學技術(shù)部于2016年11月發(fā)布了我國《高級別生物安全實驗室體系建設(shè)規(guī)劃(2016～2025年)》[3]，對我國高等級生物安全實驗室的建設(shè)進行了整體規(guī)劃和布局，致力于2025年建成5～7個生物安全四級實驗室，并實現(xiàn)每個省至少設(shè)有1個生物安全三級實驗室的目標。實驗室的標準化管理以及實驗操作人員標準化、規(guī)范化的操作是防止實驗室安全事故發(fā)生的前提，而全面和完善的生物安全培訓體系是有效防止實驗室事故發(fā)生并確保實驗室安全、穩(wěn)定、高效運行的必要條件和重要保障[4-5]。但是，由于我國高級別生物安全實驗室起步和建設(shè)較晚，運行時間不長，在實驗室生物安全人員培訓方面經(jīng)驗較欠缺，如存在重理論輕實踐、重過程輕評估、培訓師資不足和培訓標準參差不齊等問題，亟需進一步完善和提高[6-9]。相比之下，美國擁有數(shù)十年的高等級生物安全實驗室的建設(shè)、發(fā)展和運行的歷史，在人員標準化培訓方面積累了一定的經(jīng)驗并初步形成了比較完善的培訓體系，他們的經(jīng)驗和做法對我國高級別生物安全實驗室人員培訓體系的建立和完善具有一定的借鑒意義。

筆者在美國德州大學醫(yī)學分部(University of Texas Medical Branch，UTMB)國際生物安全培訓中心(International Biosafety Training Center，IBTC)(https://www.utmb.edu/biosafetytraining/home)接受全面的高等級生物安全培訓期間，較深入地了解了美國高等級生物安全實驗室人員培訓制度和流程，現(xiàn)對美國高等級生物安全實驗室人員培訓體系和運行機制進行簡要的介紹，同時談談其對我國高等級生物安全實驗室人員培訓工作方面的啟示。

1 培訓體系簡介

人員培訓通常由單位負責環(huán)境與健康的部門(Environmental Health and Safety Office，EHS)承擔，配備專職的、具備高等級生物安全培訓資質(zhì)的人員，開展不同級別和類型的生物安全理論和實踐培訓。培訓內(nèi)容涉及生物安全相關(guān)的法律和規(guī)范、實驗設(shè)施設(shè)備、標準操作流程和意外事件應急處置程序。此外，科研項目負責人(Principal Investigator，PI)結(jié)合其研究工作、涉及的病原微生物以及所需使用的特殊儀器對人員進行專門培訓。培訓對象包括固定的教職員工、博士后、學生和訪問人員等，其工作類型主要分為兩類：科研與技術(shù)人員(從事科研活動)，支撐人員(從事動物飼養(yǎng)和處理，實驗設(shè)施、設(shè)備運行維護活動等)。培訓的目的是傳授生物安全知識、增強實驗室人員的操作技能、培養(yǎng)生物安全責任意識、嚴格實施標準化操作程序、減少個人意外或危險行為并確保生物安全實驗室的安全有效運行。培訓對象必須經(jīng)過培訓并考核通過后才能在具備經(jīng)驗的高級職員的監(jiān)督和指導下進入實驗室工作，工作一段時間并考核合格才可獨立開展工作， 并接受監(jiān)督和繼續(xù)教育培訓[10-15]。

2 培訓核心內(nèi)容

人員培訓包括以下核心內(nèi)容：① 生物安全和生物防護的基本原則(Fundamental principles of biosafety and biocontainment)，目標為掌握括生物安全級別的分類、生物安全實驗室的建筑設(shè)計和設(shè)施設(shè)備；② 個人防護設(shè)備(Personal Protective Equipment，PPE)，目標為掌握PPE的選擇和和正確使用，如呼吸適應性測試、PPE的完整性檢查、正確穿脫防護服、手套、防護鏡或呼吸罩等；③ 實驗室儀器設(shè)備的使用(Proper care and use of laborotory safety equipment)， 目標為掌握實驗室常用儀器設(shè)備如生物安全柜、離心機、培養(yǎng)箱、顯微鏡等的正確使用和操作，避免儀器使用過程中氣溶膠的產(chǎn)生；④ 實驗室應急程序(Emergency responses and biological exposures)，目標為了解實驗室使用的病原及其危害和風險，掌握意外暴露或其他傷害事故的報告和處置程序；⑤ 實驗室常規(guī)操作(General laboratory practices)，目標為掌握實驗室進出、廢棄物處理、消毒和滅菌、銳器的使用、運輸和轉(zhuǎn)移病原微生物、安全和警報設(shè)施等常規(guī)操作程序；⑥ 生物安全法律法規(guī)(Biosafety regulars and laws)，掌握國家或地方性的生物安全法律法規(guī)以及實驗室及其所屬單位的制度和規(guī)程；⑦ 生物安保(Biosecurity)，目標為了解生物安保、控制和管理措施，防止實驗室有重要價值的生物材料非授權(quán)獲取、遺失、被盜、濫用、轉(zhuǎn)移或蓄意散播；⑧ 實驗動物生物安全(Animal biosafety)，針對需要進行動物活體操作的人員，目標為了解操作感染動物的潛在危險，掌握銳器的使用和處置、動物的飼養(yǎng)、籠具更換、解剖、糞便消毒、尸體處置和動物福利；⑨ 生物安全四級實驗室設(shè)施和特殊規(guī)定(BSL-4 facility and special rules)，針對需要進入生物安全四級實驗室工作的人員，目標為了解生物安全四級實驗室的建筑設(shè)計，掌握實驗室的進出程序、正壓防護服的的使用和維護、化學消毒淋浴系統(tǒng)使用、實驗室內(nèi)的通信、識別實驗室正常和異常的參數(shù)和緊急情況的處理等。

3 培訓流程

人員培訓流程可分為6個階段(見圖1)：培訓前評估(Pre-assessment)、 理論培訓(Theoretical class)、實踐培訓(Hands-on practicum)、在職培訓(Mentor training)、培訓后評估與資格認證(Post-assessment and qualification)和繼續(xù)教育培訓(Ongoing training)。

圖1 美國高等級生物安全實驗室人員培訓流程

3.1 培訓前評估

培訓申請人填寫申請培訓相關(guān)的表格，并由其主管或PI審核簽字后將申請表格提交至EHS。隨后EHS將對申請人進行背景調(diào)查、醫(yī)學健康評估，并依據(jù)申請人計劃從事的活動類型確定其應參加培訓的等級。原則上申請參加生物安全三級培訓的人員必須具備生物安全二級實驗室的工作經(jīng)驗，申請參加生物安全四級培訓的人員必須具備生物安全三級實驗室的工作經(jīng)驗；此外，申請人還需要完成理論知識和實踐操作測評，用于評估申請人是否已具備相應的生物安全知識。申請人通過以上資格審查和評估后，由實驗室主任對其申請進行最終審核，獲得批準和授權(quán)后方可啟動正式培訓。

3.2 理論培訓

理論培訓的目的是幫助培訓對象掌握三級或四級危險度病原的安全操作與實驗室系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識，該階段采用課堂教學方式。課程內(nèi)容涉及生物安全和生物防護的基本原則；保護實驗室人員的初級防護屏障和保護實驗室外部環(huán)境的實驗室次級屏障；實驗室使用的病原的主要危害和防止意外事故的安全措施；生物安全法律法規(guī)和生物安保等；此外，對于需要操作感染動物的受訓對象，課程還需增加動物生物安全的課程，如動物處理、輔助防護設(shè)備、特殊動物設(shè)備、動物糞便和尸體的處理等。

3.3 實踐培訓

實踐培訓是對人員進行實驗室相關(guān)的綜合指導，包括所有標準操作流程的全面回顧及系統(tǒng)理解，掌握實驗室的所有安全程序，包括實驗室警報和意外突發(fā)事件的應急處置，以及生物安全柜、個人防護設(shè)備、滅菌器等關(guān)鍵設(shè)備的使用等，通過動手操作訓練，加強并實現(xiàn)所學課程理論的實踐化。為了保證培訓過程的安全，該階段通常在專門用于培訓的模擬實驗室(Mock laboratory)中進行，為提高培訓效果多采用小班或一對一教學方式，由專職培訓講師全程示范并指導受訓人員對實驗室標準操作程序進行練習，直到受訓對象能正確掌握相應的標準操作程序。

3.4 在職培訓

在培訓對象已熟知所有三級或四級生物安全實驗室的安全操作流程的基礎(chǔ)上，由PI或其他具備資質(zhì)且經(jīng)驗豐富的三級或四級實驗室工作人員(Mentor)對培訓對象提供在職指導。該階段在真實的高等級生物安全實驗室環(huán)境中進行，用于幫助受訓人員進一步了解和掌握實驗室的環(huán)境設(shè)施以及各種正確的操作程序。具體內(nèi)容包括：實驗室的功能分區(qū)、實驗室進出程序、生物安全柜或手套箱的使用、烈性病原體儲藏、使用與轉(zhuǎn)運以及消毒滅菌程序等。此外，對于生物安全四級的培訓，還包括正壓防護服的使用和檢測、化學淋浴程序、實驗室內(nèi)人員溝通交流、處理各種緊急狀況如實驗室呼吸空氣報警、化學淋浴自動程序無法開啟和防護服破損等。

3.5 培訓后評估與資格認證

與培訓前評估類似，培訓后評估包括書面理論考試和實際操作技能考核。培訓對象完成并通過最終評估后，經(jīng)過實驗室主任的審核即可進入在職培訓階段。再經(jīng)過相應的實驗室進出次數(shù)和工作時間的積累及評估后，達到相應的要求即可獲得獨立工作的資格。例如，在UTMB對于從事科研工作的人員生物安全三級實驗室的獨立準入資格最少需要累計20 h的在職培訓，生物安全四級實驗室的獨立準入資格除了累計100 h的在職培訓外，還需要進出實驗室至少40次。在獲得準入資格后，如果發(fā)生違反生物安全操作規(guī)范的行為，依據(jù)行為的嚴重程度，實驗室主任可暫時或永久吊銷其實驗室準入資格。

3.6 繼續(xù)教育培訓

對于已有實驗室準入資格的工作人員，如果發(fā)生違反生物安全操作規(guī)范的行為，需要接受相應的繼續(xù)教育培訓；此外，每年需開展1或2次繼續(xù)培訓教育確保工作人員能掌握實驗室不斷更新的規(guī)定和要求。

4 啟 示

美國高等級生物安全實驗室人員培訓體系給我們的啟示有以下幾點：① 生物安全意識，美國在生物安全培訓過程中極其注重生物安全意識的建立，永遠將生物安全放在工作的第一位，讓培訓對象能夠?qū)⑦@種觀念意識帶到自己今后的工作中去，而目前在我國，實驗室操作人員生物安全意識較薄弱，在培訓過程中對生物安全重要性的強調(diào)不足；② 專業(yè)的生物安全培訓講師，美國的生物安全培訓機構(gòu)配備有數(shù)量充足的專職生物安全培訓講師專職做培訓工作，培訓講師必須具備生物學或醫(yī)學背景，從事過病原微生物實驗室工作，并具備3～5年生物安全領(lǐng)域的工作經(jīng)驗等，我國目前在這方面還是明顯欠缺的；③ 完善的培訓設(shè)施，為了確保實踐階段的培訓效果和安全，建立了與高等級生物安全實驗室一致的模擬實驗室專門用于人員培訓，我國目前還沒有專門用于培訓的高級別生物安全模擬實驗室；④ 嚴格和全面的培訓制度，任何需要進入高級別生物安全實驗室工作的人員都必須經(jīng)過評估、審核、并參加相應等級的生物安全理論知識及實踐操作培訓，通過考核評估并獲得準入資格后方能進入實驗室開展工作，我國目前還沒有一個系統(tǒng)和全面的培訓、考核及評估的制度；⑤ 注重培訓實效，美國的生物安全培訓過程中實踐培訓和在職培訓所占比重遠大于理論培訓，我國目前大多數(shù)情況下，培訓內(nèi)容設(shè)置過多注重理論課程及其考核，對實踐和在職培訓的力度存在不足，且在實踐培訓中很少能做到一對一的示范和指導，導致培訓效果不佳，受訓人員對所學的生物安全相關(guān)知識不能切實運用到實際工作中；⑥ 有效的監(jiān)督和再培訓機制，美國的高等級生物安全實驗室具有有效的培訓后監(jiān)督和再培訓機制，人員獲得準入資格后如果發(fā)生違反相關(guān)生物安全操作規(guī)范的行為，視情節(jié)嚴重程度其資格可能會被暫?；虻蹁N，需要接受再培訓和考核獲得新的準入資格，此外，他們會定期開展繼續(xù)教育培訓幫助工作人員進行知識更新，但是我國類似的繼續(xù)教育培訓及監(jiān)督機制仍不完善。

今后，隨著我國高級別生物安全實驗室的運行和經(jīng)驗的積累，應該全面提高和完善生物安全實驗室人

員培訓體系，如培養(yǎng)專業(yè)化的從事生物安全培訓的人才隊伍、加強人員實踐和在職培訓的力度、建立用于培訓的高級別生物安全模擬實驗室、建立和完善有效的考核評估、監(jiān)督和再教育機制并嚴格執(zhí)行，使受訓人員經(jīng)過培訓后能正確樹立生物安全意識，真正將學到的生物安全理論知識應用到實際操作，最大限度的降低實驗室安全事故發(fā)生，保障實驗室生物安全。