國(guó)家級(jí)病原微生物菌(毒)種保藏中心的建設(shè)初探

劉梅軒,林凱麗,張麗芳,佟 巍,高 虹

(中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所,北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院比較醫(yī)學(xué)中心,北京 100021)

隨著21 世紀(jì)生物技術(shù)的迅猛發(fā)展,在市場(chǎng)需求和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的拉動(dòng)下,一場(chǎng)以發(fā)展生物產(chǎn)業(yè)、搶占生物資源制高點(diǎn),確保國(guó)家安全為內(nèi)容的生物科技和產(chǎn)業(yè)革命正在世界范圍內(nèi)形成,以現(xiàn)代生物技術(shù)為基礎(chǔ)的病原微生物資源保護(hù)及利用必將成為未來(lái)全球生物資源競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略重點(diǎn)[1]。 發(fā)達(dá)國(guó)家的菌(毒)種保藏工作起步較早,如美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞、日本等國(guó)家在20 世紀(jì)初期相繼成立了一批專業(yè)的微生物保藏機(jī)構(gòu)[2],并逐步形成了標(biāo)準(zhǔn)化的保藏體系,憑借悠久的歷史地位、優(yōu)越的資源以及信息化的管理,時(shí)至今日在國(guó)際上仍占據(jù)著微生物資源收藏和研究的核心地位。 國(guó)內(nèi)現(xiàn)存的保藏機(jī)構(gòu)建設(shè)可追溯至上世紀(jì)80 年代,但多數(shù)基礎(chǔ)條件較差,缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃和穩(wěn)定的經(jīng)費(fèi)保障[3],導(dǎo)致各機(jī)構(gòu)組織松散,標(biāo)準(zhǔn)化程度低,硬件條件和管理水平參差不齊,存在一定的實(shí)驗(yàn)室生物安全隱患[4],無(wú)法滿足當(dāng)前形勢(shì)需求。 因此,加強(qiáng)我國(guó)規(guī)范化、信息化的病原微生物菌(毒)種保藏體系建設(shè)迫在眉睫。

2013 年,國(guó)家衛(wèi)生計(jì)生委發(fā)布《國(guó)家衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)關(guān)于印發(fā)人間傳染的病原微生物菌毒種保藏機(jī)構(gòu)規(guī)劃(2013-2018 年) 的通知》,根據(jù)疾病控制、科研、教學(xué)和生產(chǎn)的需要,規(guī)劃了6 家國(guó)家級(jí)病原微生物菌(毒) 種保藏中心。 中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原微生物菌(毒)種保藏中心是其中之一,該中心依托中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院,下設(shè)四家分中心,包括藥用微生物相關(guān)菌(毒)種保藏分中心,醫(yī)學(xué)真菌保藏分中心,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及人獸共患病相關(guān)菌(毒)種保藏分中心及醫(yī)學(xué)病原微生物菌(毒)種保藏分中心。中國(guó)醫(yī)學(xué)院科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所(以下稱動(dòng)研所)作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及人獸共患病相關(guān)菌(毒)種保藏分中心(以下稱分中心)的保藏單位,結(jié)合自身特點(diǎn),發(fā)揮專業(yè)能力,迅速啟動(dòng)保藏機(jī)構(gòu)建設(shè)項(xiàng)目,并于2018 年7 月通過(guò)國(guó)家衛(wèi)健委的現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估認(rèn)證,獲得了《人間傳染的病原微生物菌(毒)種保藏機(jī)構(gòu)證書(shū)》。

1 建設(shè)規(guī)劃

在建設(shè)之初,保藏機(jī)構(gòu)為保證建設(shè)實(shí)施工作有條不紊進(jìn)行,對(duì)保藏樣本、硬件設(shè)施、人員隊(duì)伍、管理制度等關(guān)鍵要素進(jìn)行了統(tǒng)籌規(guī)劃和嚴(yán)密部署。依據(jù)《病原微生物實(shí)驗(yàn)室生物安全管理?xiàng)l例》(國(guó)務(wù)院令第424 號(hào))[5]、《衛(wèi)生部關(guān)于印發(fā)《人間傳染的病原微生物名錄》 的通知》 ( 衛(wèi)科教發(fā)[ 2006] 15號(hào))[6]以及《動(dòng)物病原微生物分類名錄》(農(nóng)業(yè)部令第53 號(hào))[7],結(jié)合動(dòng)研所的業(yè)務(wù)特點(diǎn)以及現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室生物安全體系,分中心將保藏范圍劃定為人獸共患病相關(guān)菌(毒)種和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相關(guān)菌(毒)種,其中人獸共患病相關(guān)菌(毒) 種主要以二類病原微生物為主、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相關(guān)菌(毒) 種主要以三類、四類病原微生物為主。 根據(jù)工作需要確定樣本庫(kù)容量,依據(jù)《人間傳染的病原微生物菌(毒)種保藏機(jī)構(gòu)設(shè)置技術(shù)規(guī)范》(WS 315-2010)[8](以下簡(jiǎn)稱《技術(shù)規(guī)范》)建立原始庫(kù)、主種子庫(kù)、工作庫(kù),其中原始庫(kù)和主種子庫(kù)采用液氮罐儲(chǔ)存并設(shè)置備份,工作庫(kù)采用超低溫冰箱儲(chǔ)存。

合理的功能分區(qū)規(guī)劃及完善的設(shè)施設(shè)備是實(shí)現(xiàn)菌(毒) 種妥善保藏的先決條件。 保藏機(jī)構(gòu)應(yīng)按照《技術(shù)規(guī)范》要求,根據(jù)所保藏病原種類以及現(xiàn)有的設(shè)施基礎(chǔ),加大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的經(jīng)費(fèi)投入,整合資源、挖掘潛質(zhì),完成功能區(qū)布局。 分中心將現(xiàn)有動(dòng)物生物安全三級(jí)實(shí)驗(yàn)室(ABSL-3) 和2 個(gè)動(dòng)物生物安全二級(jí)實(shí)驗(yàn)室(ABSL-2) 劃為分中心實(shí)驗(yàn)工作區(qū),可進(jìn)行病毒、細(xì)菌及真菌操作,設(shè)施優(yōu)良、設(shè)備齊全,滿足保藏工作需要并符合國(guó)家有關(guān)質(zhì)量認(rèn)證要求。 該ABSL-3 實(shí)驗(yàn)室于2007 年獲得 “高致病性病原微生物實(shí)驗(yàn)室資格證書(shū)” 且通過(guò)中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)(CNAS) 的認(rèn)可。 此外,動(dòng)研所對(duì)原有冷庫(kù)進(jìn)行升級(jí)改造并將其劃為分中心保藏區(qū),配備相應(yīng)低溫保藏設(shè)備及安保設(shè)施,在保證樣本安全儲(chǔ)存的基礎(chǔ)上為工作人員提供有效防護(hù)。

菌(毒) 種保藏是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、不可間斷的任務(wù),從事微生物資源收集、保藏、鑒定、整理等工作需要科技人員的持續(xù)投入與參與,科技人員的變動(dòng)、流失對(duì)微生物資源保藏工作影響極大[9]。 因此,建立一支符合要求、數(shù)量充足、結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)過(guò)硬的人員隊(duì)伍是保障保藏機(jī)構(gòu)可持續(xù)發(fā)展的必要條件。 分中心在建設(shè)初期梳理了人員架構(gòu)和職能分配,對(duì)關(guān)鍵崗位人員進(jìn)行了任命及授權(quán),明確人員上崗及培訓(xùn)要求。 另外,為保證保藏工作凡事有人負(fù)責(zé)、凡事有章可循、凡事有據(jù)可查、凡事有人監(jiān)督,保藏機(jī)構(gòu)必須依照《人間傳染的病原微生物菌(毒) 種保藏機(jī)構(gòu)管理辦法》 ( 衛(wèi)生部令第68號(hào))[10]中對(duì)保藏機(jī)構(gòu)職責(zé)和活動(dòng)的規(guī)定,以及《 技術(shù)規(guī)范》中對(duì)管理制度的要求,建立完善的體系文件,對(duì)保藏機(jī)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)管理。 體系文件中主要包括管理通用性文件和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及標(biāo)準(zhǔn)操作程序文件,分別由分中心管理人員與技術(shù)人員進(jìn)行編寫。

2 建設(shè)實(shí)施

2.1 硬件設(shè)施建設(shè)

分中心硬件設(shè)施建設(shè)的重點(diǎn)在于保藏區(qū)的升級(jí)改造,通過(guò)對(duì)動(dòng)研所內(nèi)低溫儲(chǔ)存設(shè)備的統(tǒng)一調(diào)配,現(xiàn)將一臺(tái)3 m3液氮儲(chǔ)罐、6 臺(tái)中型液氮罐、3 臺(tái)超低溫冰箱及1 臺(tái)醫(yī)用冷藏箱設(shè)置于保藏區(qū)內(nèi),供菌(毒)種樣本保藏使用。 以上儲(chǔ)存設(shè)備采用以保藏分中心局域網(wǎng)為基礎(chǔ)的智能化冷鏈管理。 液氮系統(tǒng)通過(guò)液氮罐內(nèi)液位傳感器與電磁閥聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌注,保證液氮不間斷供應(yīng),確保樣本安全。部分液相液氮罐被改造為氣相液氮罐,既能保障了樣本儲(chǔ)存的低溫環(huán)境,又可避免凍存管出罐爆裂、罐內(nèi)交叉污染等風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。 所有低溫儲(chǔ)存設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),包括溫度、液位以及設(shè)備異常報(bào)警信息實(shí)時(shí)記錄在Cryomemo 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中,并集中顯示于保藏輔助工作區(qū)、辦公區(qū)及監(jiān)控室的終端顯示屏上,實(shí)現(xiàn)全時(shí)、多屏的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

保藏機(jī)構(gòu)的硬件建設(shè)不僅要滿足樣本妥善保存的要求,還應(yīng)兼顧保藏區(qū)的安保系統(tǒng)。 鑒于病原微生物的致病性、傳染性等特點(diǎn),保藏區(qū)一旦發(fā)生盜竊或泄露事件會(huì)引起極大的社會(huì)恐慌,甚至可能會(huì)引發(fā)疫情,危機(jī)人民健康安全,因此必須加強(qiáng)菌(毒)種保藏機(jī)構(gòu)的綜合防護(hù),最大限度的降低意外風(fēng)險(xiǎn)。 分中心通過(guò)門鎖、門禁、紅外報(bào)警、全覆蓋的攝像系統(tǒng)以及安保人員定時(shí)巡邏,結(jié)合人防、技防、物防等多重安全保障措施,實(shí)現(xiàn)分中心的立體全方位防控。 保藏區(qū)設(shè)置有七氟丙烷氣體滅火裝置,七氟丙烷是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)殘留物、不污染被保護(hù)對(duì)象、不損壞精密設(shè)備的潔凈氣體滅火劑。 一旦發(fā)生火災(zāi),氣體滅火裝置可在人員撤離后立即釋放七氟丙烷氣體,瞬間切斷燃燒鏈,撲滅火災(zāi),保護(hù)保藏設(shè)備及樣本安全。 同時(shí),為防止液氮泄露導(dǎo)致人員窒息,保藏區(qū)設(shè)置氧氣監(jiān)測(cè)儀聯(lián)動(dòng)機(jī)械通風(fēng)設(shè)備,當(dāng)室內(nèi)氧氣含量低于19%時(shí),通風(fēng)設(shè)備自動(dòng)啟動(dòng),同時(shí)輔助工作區(qū)準(zhǔn)備有供氧呼吸頭罩、氧氣瓶等設(shè)備供應(yīng)急使用。

2.2 菌(毒)種樣本庫(kù)及數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

保藏分中心現(xiàn)保藏病原微生物菌(毒) 種的種類涵蓋病毒、細(xì)菌及支原體,樣本主要來(lái)源為動(dòng)研所感染性疾病平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量保障平臺(tái)以及由國(guó)內(nèi)外引進(jìn)的菌( 毒) 種。 整理、篩選現(xiàn)有樣本進(jìn)行,按照保藏體系中質(zhì)量控制要求進(jìn)行鑒定。 樣本入庫(kù)前,樣本管理員對(duì)凍存管進(jìn)行編碼建檔,條碼中包含了分中心代碼、病原種類、入庫(kù)日期、批次、管號(hào)等信息,作為每個(gè)凍存管的唯一識(shí)別碼,使其具有可溯源性。 樣本管理員使用低溫標(biāo)簽打印機(jī)(BRADY BBPTM12)打印印有樣本編碼及其對(duì)應(yīng)二維碼的耐低溫標(biāo)簽,將其粘貼于凍存管管壁及管底后,根據(jù)工作需要建立原始庫(kù)、主種子庫(kù)及工作庫(kù)。原始庫(kù)和主種子庫(kù)的菌(毒)種保存于液氮罐中,工作庫(kù)的菌(毒) 種保存于超低溫冰箱中。 保藏分中心實(shí)驗(yàn)人員定期復(fù)蘇樣本進(jìn)行鑒定,通過(guò)鑒定的樣本可入庫(kù)繼續(xù)保存,未通過(guò)鑒定的樣本則需進(jìn)行銷毀,再?gòu)纳弦患?jí)庫(kù)存中重新擴(kuò)增建庫(kù)。 樣本庫(kù)建設(shè)流程見(jiàn)圖1。

菌(毒)種數(shù)據(jù)庫(kù)由Bluechiip Stream 軟件進(jìn)行管理,實(shí)時(shí)同步樣本庫(kù)保藏情況。 樣本實(shí)體入庫(kù)前,樣本管理員使用低溫標(biāo)簽讀取器( Bluchiip Matchbox 4.1)掃描凍存管管壁二維碼,在管理軟件中入庫(kù),錄入樣本名稱、編碼、項(xiàng)目組、保藏人、位置等信息,生成保藏條目。 同時(shí)打印紙質(zhì)版樣本入庫(kù)記錄,由保藏人及樣本管理員簽字,進(jìn)行備案。 在Bluechiip Stream 管理軟件中,樣本管理員可方便快捷的對(duì)樣本進(jìn)行檢索、統(tǒng)計(jì)等操作,定期打印保藏目錄進(jìn)行備份。 在實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員與管理人員的配合下,分中心完成現(xiàn)有樣本的入庫(kù)保藏工作,并對(duì)其相關(guān)的保藏信息進(jìn)行了錄入與統(tǒng)計(jì),完成了菌(毒)種樣本庫(kù)及數(shù)據(jù)庫(kù)的初步建設(shè)。

2.3 管理制度建設(shè)

保藏中心參考《 實(shí)驗(yàn)室生物安全通用要求》(GB19489-2008)[11]建 立了 一套 適用 于菌( 毒) 種保藏的管理體系文件,包括《 管理手冊(cè)》、《 程序文件》、《風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)控制文件及標(biāo)準(zhǔn)操作程序手冊(cè)(SOP)》 以及《記錄表格》 四級(jí)文件。 層層細(xì)化,落實(shí)責(zé)任,實(shí)現(xiàn)了菌(毒)保藏工作中從人員、樣本、信息、到設(shè)備、耗材、廢棄物的全要素覆蓋,從質(zhì)量控制、信息保密、人員培訓(xùn),到安全保衛(wèi)、后勤保障、應(yīng)急處理的全方位覆蓋,以及從接收、鑒定、編碼、入庫(kù)、保存、到復(fù)蘇、發(fā)放、運(yùn)輸、銷毀的全流程覆蓋。 保藏分中心在運(yùn)行前對(duì)規(guī)章制度以及所有操作的標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行了反復(fù)的修訂,保證對(duì)保藏工作環(huán)環(huán)相扣。 在保藏分中心正式運(yùn)行后,分中心根據(jù)實(shí)際工作情況以及最新的政策標(biāo)準(zhǔn),持續(xù)更新規(guī)章制度及工作流程,以保證其可行性及時(shí)效性,進(jìn)而推動(dòng)保藏中心安全有序運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.4 人員隊(duì)伍建設(shè)

分中心主要由兩個(gè)科研平臺(tái)和一個(gè)行政科室支撐,分別為感染性疾病平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量保障平臺(tái)及實(shí)驗(yàn)室管理處。 其中感染性疾病平臺(tái)負(fù)責(zé)人獸共患病相關(guān)菌(毒)種的保藏工作,實(shí)驗(yàn)人員的專業(yè)背景多為微生物學(xué)、免疫學(xué)、比較醫(yī)學(xué)等;實(shí)驗(yàn)動(dòng)物質(zhì)量保障平臺(tái)負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相關(guān)菌(毒) 種的保藏工作,實(shí)驗(yàn)人員的專業(yè)背景多為微生物學(xué)、動(dòng)物醫(yī)學(xué)等。 實(shí)驗(yàn)室管理處作為生物安全管理部門,負(fù)責(zé)分中心日常實(shí)驗(yàn)活動(dòng)及儀器設(shè)備的管理,相關(guān)人員具備生物安全管理背景,掌握保藏工作的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、安全及質(zhì)量方針以及管理體系的各項(xiàng)流程及規(guī)定。 分中心組織機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖2。

隨著建設(shè)的不斷完善,截止目前分中心共有20名從業(yè)人員,包括管理人員6 人,實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員11人及設(shè)施維護(hù)及檔案管理人員3 人。 其中高級(jí)職稱10 人,中級(jí)職稱5 人。 通過(guò)多次有針對(duì)性的崗前培訓(xùn),包括體系文件學(xué)習(xí)、保藏操作技術(shù)規(guī)范培訓(xùn)、菌(毒)種運(yùn)輸管理培訓(xùn)、保藏區(qū)安全使 用培訓(xùn)等等,不斷加強(qiáng)工作人員的業(yè)務(wù)水平,保證所有人員持證上崗。 目前的人員配置可滿足保藏分中心的工作需求,根據(jù)工作開(kāi)展情況,動(dòng)研所將持續(xù)吸納專業(yè)技術(shù)人才。 在人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)外,分中心將每年定期舉辦培訓(xùn),進(jìn)行繼續(xù)教育,并組織管理人員積極參加外部交流及學(xué)習(xí),使管理及技術(shù)人員的業(yè)務(wù)能力不斷提高,注重人才培養(yǎng)及人才梯隊(duì)建設(shè)。

3 討論與展望

保藏分中心的建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜且細(xì)致的系統(tǒng)性工程,既涉及到實(shí)驗(yàn)室管理部門、生物安全委員會(huì)、后勤部門、安全保衛(wèi)部門對(duì)設(shè)施建設(shè)的規(guī)劃及建設(shè),又涉及到分中心不同功能分區(qū)的運(yùn)行管理、設(shè)施設(shè)備維護(hù)、人員素質(zhì)培訓(xùn)等等,必須經(jīng)過(guò)科學(xué)的統(tǒng)籌規(guī)劃、細(xì)心安排及綜合管理,才能確保保藏分中心對(duì)病原微生物的保藏質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

從歷史背景來(lái)看,我國(guó)各保藏機(jī)構(gòu)信息相對(duì)獨(dú)立,難以進(jìn)行保藏信息配對(duì)及交換[4],這是限制我國(guó)保藏工作發(fā)展的重要因素之一。 近年來(lái),我國(guó)投入了大量資金打造國(guó)家科技資源共享服務(wù)平臺(tái),在完成國(guó)家衛(wèi)生健康委規(guī)劃的國(guó)家級(jí)保藏中心、專業(yè)實(shí)驗(yàn)室以及省級(jí)保藏中心指定工作的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了由一個(gè)數(shù)據(jù)信息中心與若干實(shí)物中心組成的國(guó)家病原微生物保藏中心,形成全國(guó)統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的資源信息平臺(tái)——“ 國(guó)家病原微生物資源庫(kù)”[12]。該平臺(tái)已開(kāi)展了一系列工作,包括搭建資源共享網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、梳理保藏目錄、建立病原微生物資源數(shù)據(jù)描述規(guī)范、開(kāi)展重要傳染病病原微生物標(biāo)準(zhǔn)化鑒定關(guān)鍵技術(shù)研究等,逐步整合多個(gè)微生物資源保藏機(jī)構(gòu) “聯(lián)網(wǎng)”,旨在引領(lǐng)國(guó)家微生物資源規(guī)范管理、安全保藏與高效分享[13],全面提升我國(guó)生物資源保護(hù)和可持續(xù)利用的綜合能力,為我國(guó)科技發(fā)展與和諧社會(huì)創(chuàng)建提供根本保證[1]。

菌(毒)種保藏管理工作是一項(xiàng)十分重要的專業(yè)性工作[14],對(duì)現(xiàn)有微生物資源進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化整理、數(shù)字化表達(dá),加大對(duì)菌(毒)種資源的收集和保護(hù)力度,增加資源的信息量,為社會(huì)提供更準(zhǔn)確、廣泛的信息,建設(shè)功能齊全的共享體系,促進(jìn)微生物資源和信息的共享,保障微生物資源的安全和國(guó)家安全[15],是菌(毒)種保藏機(jī)構(gòu)建設(shè)的最終目標(biāo)。