国内外高级别生物安全实验室标准和建设概况

中国建筑科学研究院 张彦国
国家卫生计生委 曲怡然

       【摘  要】介绍了国内外高级别生物安全实验室的标准和建设情况，包括高级别生物安全实验室的定义、分类、相关标准规范、建设概况，并从重大传染病防控、生物反恐、生物技术研究等方面，进一步说明了高级别生物安全实验室建设和国家安全的密切相关性。

       【关键词】高级别生物安全实验室  分类 标准规范 建设 安全

Abstract:This paper introduces the standards and construction of international and domestic high-level biosafety laboratories, including the definition, classification, standards and situation of international and domestic laboratories, describe the close relevance of high-level biosafety laboratory and national security according to major infectious disease prevention and control, biosecurity, biotechnology research and so on.
Key words:high-level biosafety laboratory, classification, standard, construction situation, safety 

0 引言

       生物安全实验室是从事病原微生物实验活动的场所。日益全球化的今天，各种烈性传染病的传播变得越来越容易，危害越来越严重，比如2003年的SARS、近几年的“埃博拉”等。因此，必须构筑坚固的防线抵御威胁，生物安全实验室就是这道防线的重要组成部分。

       按照实验室处理的有害生物因子的风险，国际上将生物安全实验室分为四级，一级风险最低，四级最高，把三、四级生物安全实验室定义为高级别生物安全实验室。高级别生物安全实验室的建设越来越受到各个国家的重视，只有具备这样的硬件设施，才有可能进行高致病生物因子的研究，才能具备防范、控制重大疫情传播的能力。生物安全实验室的建设水平，代表一个国家在生物、疾控、医疗、动物疫控等领域的发展水平，关系到国家安全。

1 生物安全实验室分类

       生物安全实验室一般分为细胞研究实验室和感染动物实验研究实验室，国际上通常分别用BSL和ABSL表示，高级别生物安全实验室通常表示为BSL-3，ABSL-3，BSL-4和ABSL-4。四级生物安全实验室是国际上防护等级最高的实验室，在我国相关标准中规定，四级实验室适用于操作能够引起人类或者动物非常严重疾病的微生物，以及我国尚未发现或者已经宣布消灭的微生物。

       根据病原微生物的风险评估和防护屏障，四级实验室通常分为安全柜型实验室（cabinet laboratory）和正压服型实验室（suit laboratory）2种。安全柜型四级实验室设置Ⅲ级生物安全柜，通常按照不同功能串联成序列(cabinet lines)，所有的有害因子操作都在完全封闭的Ⅲ级生物安全柜中操作，实验人员不需要穿正压防护服，不需设置生命支持系统。由于一些有害因子无法完全封闭在生物安全设备中，比如进行大型动物实验，需要建设正压服型四级实验室，进入实验室的操作人员必须穿着由生命支持系统供气的全身式正压防护服，整个核心工作间相当于一个封闭的Ⅲ级生物安全柜；同时，需要设置生命支持系统和化学淋浴系统，这种实验室建设复杂，成本高。国际上安全柜型的四级实验室应用较多，近些年随着技术的发展，正压服四级实验室建设逐渐增多，比如我国新建设的几个四级实验室都采用正压服型式。

2 生物安全实验室相关标准规范

       2.1 世界卫生组织WHO手册

       世界卫生组织2004年发布了第3版《实验室生物安全手册》（以下简称WHO手册）。WHO手册是唯一有中文版的国际标准，1983年出版了第1版，1993年修订为第2版，第3版是最新版。手册共9部分，在第一部分 生物安全指南中，第4，5，6章分别介绍了高等级生物安全实验室的设施和设备要求。与WHO其他各类手册、指南一样，其使用范围包括全球经济不同发展程度的国家，因此，WHO标准提出的是最基础、最简单的要求。

       在第1章《总则》表3中，列出了对各级实验室设施的基本要求，其中四级生物安全水平对设施方面的要求有：实验室要隔离、房间能够密闭消毒、维持向内的气流、可控的通风系统、高效过滤器HEPA过滤排风、双门入口、气锁、带淋浴的气锁、污水处理、双扉高压灭菌器、生物安全柜、人员安全监控条件。

       2.2 美国BMBL-5标准

       美国CDC（Centers for Disease Control and Prevention）等组织2009年发布了《微生物和生物医学实验室的生物安全》第5版（《Biosafety in microbiological and biomedical laboratories》（5th Edition，以下简称BMBL-5）。美国是高级别生物安全实验室建设最早、最多的国家，经验丰富，因此BMBL-5受到国际社会的推崇，甚至被一些业内人士称为生物安全实验室建设的“圣经”，在我国的相关标准的编制和修订过程中，借鉴了相关内容。BMBL-5共8章，12个附录，在第4章和第5章中，介绍了高级别实验室的设备和设施要求，BMBL-5目前正在修订，不久会有新版本推出。

       2.3 英国HSE标准

       英国健康安全局HSE（Health and Safety Executive）发布的《The management, design and operation of microbiological containment laboratories》（2001）和《Biological agents ——The principles, design and operation of containment Level 4 facilities》（2006）（以下简称英国标准），与BMBL-5标准一样，并不是强制标准。第一个标准对二、三级实验室（在英国称为CL2和CL3）的建设和运行管理提出要求；第二个标准对四级实验室（CL4）的设施设备的建设和运行管理提出要求。

       2.4 澳大利亚和新西兰标准

       AS/NZS 2243.3:2010《Safety in laboratories——Part 3: Microbiological safety and containment》（以下简称澳新标准）是澳大利亚和新西兰联合颁布的。澳新标准共13章，8个附录，在5，6章中分别对三级，四级实验室（称为PC3和PC4）和三级，四级动物实验室（Animal PC3和Animal PC4）的设备设施有具体要求。

       2.5 加拿大政府标准

       加拿大政府2015年颁布了《加拿大生物安全标准》第2版（以下简称CBS标准），2016年颁布了《加拿大生物安全手册》第2版（以下简称CBH手册）。加拿大的生物安全标准是先进国家标准中最新的，也是要求最严格的标准。CBH手册是在加拿大处理、保存人类和陆地动物病原体和毒种的国家指导性文件，是CBS标准的配套文件，在手册中详细规定了实验室的物理防护、运行操作、性能验证方面的要求，其中专门针对CL4级实验室的要求约有100条。

       2.6 我国生物安全实验室标准

       SARS之后，为适应生物安全实验室的建设需求，中国建筑科学研究院于2004年主编了我国第一个生物安全实验室建设规范——GB 50346-2004《生物安全实验室建筑技术规范》，目前该规范最新版本是2011年版。2004年，中国合格评定国家认可中心（CNAS）会同有关单位，编制了GB 19489-2004《实验室 生物安全通用要求》，规定了实验室从事研究活动的各项基本要求，包括风险评估及风险控制、实验室生物安全防护水平等级、实验室设计原则及基本要求、实验室设施和设备要求、管理要求，目前，GB 19489最新的版本是2008年版。国务院于2004年11月颁布了第424号令《病原微生物实验室生物安全管理条例》，规定了我国生物安全实验室的分类管理、设立与管理、感染控制、监督管理、法律责任等一系列管理要求。近几年，针对新型实验室的出现，CNAS主编起草了认证认可行业标准《移动式生物安全实验室评价技术规范》，目前该规范正在征求意见。

3 国际上高级别生物安全实验室建设概况

       对于三级生物安全实验室，由于应用广、数量多，涉及部门众多，无法统计出实际数量。2011年，在美国CDC及代理机构注册的三级实验室，从2004年的415个增加到1495个[1]，增长很快。四级实验室则数量有限，目前有能力建设的通常是发达国家，其数量尚可粗略估计。国际上已经公布了的四级实验室约有50个，建设最多的是美国，约有12个；其次是英国，约有9个；此外，德国有5个，法国3个，澳大利亚3个，瑞士3个，印度3个，日本2个；阿根廷、俄罗斯、加拿大、加蓬（法国援建）、捷克、南非、瑞典、匈牙利、荷兰、奥地利、中国台湾各有1个。我国宣布已建成1个四级实验室，位于中国科学院武汉病毒所。

       笔者曾经在互联网上，找到过一张美国高级别生物安全实验室的建设分布图，如图3.1，标示出美国在建和计划建设的高级别生物安全实验室，由这张图可以粗略了解美国高级别实验室的规划建设情况，在今年访问欧洲时，见到一位专家展示的新版本，其中很多已经发生了变化，一些已建成，一些重新规划。

       美国的生物安全发展经历了几个阶段：2001-2003年，经历了“9.11”事件后，美国把生物防御（Biodefense）作为重点，用以应对可能发生的生物恐怖事件；2004-2014年，随着SARS等新发传染病的出现，美国拓展了生物防御范围，防御重点包括生物恐怖和新发传染病，高级别实验室和管理体系的建设得到发展；2015年 左右，美国已初步形成了比较完善的管理框架，于是生物安全的重点扩大到了了健康安全（Health Security），这个健康安全框架包括多方面的内容：生物防御、辐射与核安全、化学安全、流感与新发传染病、多重威胁应对和设施能力建设等；最近，美国正在进一步建立完善其健康安全体系，其中已把“生物防御”问题改为“生物安全”，其生物安全的重点由最初的“生物防御”转变为社会民生领域的“健康安全”。

       美国及各国高级别生物安全实验室不断兴建的同时，其安全问题也引起各方的关注，高级别实验室建设的必要性和安全性受到质疑，其数量和规模应得到有效监管和控制。

4 我国的高级别生物安全实验室建设

       我国的高级别生物安全实验室建设，历经十余年的经历，从几乎一片空白，到今天已经初具规模和体系。作为生物安全保障最重要的硬件设施，生物安全实验室的建设在最近十几年中取得了前所未有的发展。截至2017年，我国已有近百个高等级生物安全实验室建成，其中通过CNAS认可的三、四级实验室有55个，另外还有移动式的生物安全实验室，但位置和行业领域并不均衡。前文所述，美国2011年注册的三级实验室已达到1495个，我国的实验室建设和管理工作还有很长的路要走。

       在高级别生物安全实验室工程设计、建设方面，可以完全依靠国内技术力量，实现国产化，虽然和发达国家在细节上还会有一定差距，但技术指标已经能够完全达到国际和国内各种标准的要求。目前的短板是在一些生物安全设备上，国产产品的技术水平和可靠性还需进一步提高，一些大型设备，比如符合生物安全需要的大型灭菌设备、动物尸体处理设备、污水处理设备等，目前尚处于试制研发阶段。

       2016年11月，国家发展和改革委员会、科技部联合发布了我国《高级别生物安全实验室体系建设规划》（2016-2025）（以下简称《规划》），《规划》明确了高级别生物安全实验室体系建设规划的重要性，总结了已经取得的建设成果，也总结了实验室建设、管理方面的种种不足，提出了近些年我国高等级生物安全实验室建设的发展目标，列出了高等级实验室建设的具体的重点任务，包括四级实验室的建设规划和三级实验室的监管、运行要求。

5 结语

       随着新型病毒菌种的不断出现、生物科技的飞速发展、生物反恐形势的日益严峻，高级别生物安全实验室会持续发挥关键作用。对于我国，一方面高级别实验室建设还有很大发展空间，另一方面必须认识到，生物安全实验室是一把双刃剑，如果建设和使用中出现问题，反而可能造成生物风险，这就要求从实践出发、从安全出发，不断学习、参考其他国家的经验和建设理念，总结经验教训，顺应国家发展需求，稳步、高效地推进我国高级别生物安全实验室建设，为维护国家安全提供有力保障。

参考文献：

       [1] Alison  K  H, Benjamin  R, Fran  S, et al.  Biosecurity  challenges  of  the clobal  expansion of  high-containment  biological  laboratories [M]. THE NATIONAL ACADEMIES PRESS, 2012:8
       [2] GAO(Government Accountability Office). High-containment laboratories comprehensive  and up- to-date policies and stronger oversight needed：GAO-16-566T [R]. GAO,2016: 1-4 

       备注：本文收录于第21届暖通空调制冷学术年会（2018年10月23～27日，中国·三门峡）论文集。版权归论文作者所有,任何形式转载请联系作者。