实验室生物安全概论王健伟.ppt
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1、实验室生物安全概论,王健伟中国医学科学院病原生物学研究所,主要内容,实验室生物危害生物安全实验室的发展概况和我国现状生物安全实验室与生物安全防护生物安全管理制度的有关原则,实验室生物安全(laboratory biosafety),是指在从事病原微生物实验活动的实验室中避免病原微生物对工作人员和相关人员的危害,对环境的污染和对公众的伤害,为了保证试验研究的科学性还要保护被试验因子免受污染。,生物危险,感染性的致病因子,无论是直接感染,还是间接地散播到环境中去,对人类、动物或植物都是一个现实的或潜在的危险。,Animals,Humans,Plants,实验室生物安全,操作者,操作对象,环境,一、
2、实验室生物危害,过去发生的实验室相关感染的比较,19791999年间实验室相关感染(LAI)的统计,实验室主要生物危害,还有许多不明原因的实验室相关感染,健康工作者HIV感染的职业危险,暴露类型经皮粘膜经皮和粘膜未知皮肤,报告数量(截至99年6月)475210,单次HIV暴露的危险性()0.30.030.03,美国CDC,HBV、HCV和HIV职业感染的相对危险性,病毒HBVHCVHIV,健康工作者的血清阳转率(%)3351280.120.4,每ml血中病毒颗粒数1021081010610103,针头刺伤的传播概率6300.751000.3,美国CDC,1994,Pike等对3 921例实验室
3、相关感染统计分析结果发现,已知原因的实验室感染只占全部感染的18,不明原因的实验室感染却高达82。对不明原因的实验室感染的研究表明,大多数可能是病原微生物形成的感染性气溶胶在空气扩散,实验室内工作人员吸入了污染的空气感染发病的。,气溶胶的特点,生物气溶胶无色无味、无孔不入,不易发现,实验人员在自然呼吸中不知不觉吸入而造成感染。若治疗控制不及时会造成严重后果。与其疾病自然感染相比,有些微生物气溶胶感染的症状不典型,病程复杂,难以及时诊治,影响预后。有些气溶胶感染只有呼吸道粘膜免疫才有预防作用,非呼吸道免疫途径预防作用效果欠佳。现有常规疫苗的预防效果不理想,如肺炭疽。呼吸道传播的传染病的微生物特别
4、是高致病性病毒常常发生变异,尤其是其抗原性、致病性都可能发生改变,在空气中存活力增强。气溶胶传播容易发生病原体在人与人、人与动物、动物与动物之间的传播。可以远距离或较远距离传播,这是其与其他传播途径的显著区别,也是气溶胶传播难以预防的另一重要原因。,实验室微生物气溶胶的种类,飞沫核气溶胶粉尘气溶胶,两类微生物气溶胶对实验室工作人员都具有严重的危害性,其程度取决于微生物本身的毒力、气溶胶的浓度、气溶胶粒子大小、以及当时实验室内的微小气候条件。研究发现,粒径100m的飞沫沉降很快,而粒径5m的飞沫核能够被呼吸道的粘膜捕获。,可产生各种严重程度微生物气溶胶的实验室操作,产生微生物气溶胶的其它因素,另
5、外,一些在自然环境中可以繁殖的微生物,一旦进入实验室的空调或通风系统,污染了空调的冷却水,则可以形成更广泛的微生物气溶胶污染。除了实验室操作可以产生微生物气溶胶外,患有呼吸道传染病或皮毛上染有病原微生物的实验动物也可以产生微生物气溶胶。微生物气溶胶在一个实验室内产生后,还可以通过气流转移到同一建筑物的其他地方,甚至污染整个建筑物的空气。,保证实验室生物安全的措施,强化工作和管理人员生物安全意识;建立规范化、法制化和日常化的管理体系;加强培训和考核;配备必要的物理、生物防护设施、设备;掌握规范的微生物操作技术和方法,等等,二、生物安全实验室的发展概况和我国现状,Laboratory Biosaf
6、ety Manual,3rd edition-lab commissioning and certification-lab biosecurity concepts,Biosafety:To promote the use of safe practices in the handling of pathogenic microorganismsin the laboratory during transportation in field investigations in manufacturing facilities in health-care facilities,Laborat
7、ory Biosafety Manual1st edition,1983,1993,2003,2004,WHO Laboratory Biosafety Manual,-translated into F,S,P,Ch,Ru-available on web,CD-Rom,hard copies,国际概况,在1993年由美国疾病预防控制中心/国立卫生研究院(CDC/NIH)发布了 Biosafety in the Microbiological and Biomedical Laboratories Manual,3th edition CDC/NIH)1999年发布了第4版,目前已被国际公认
8、为“金标准”。,国内概况,1980年代进口少数BSL-3实验室 20世纪80年代我国自己研制第一个国产三级生物安全防护水平(biosafety level 3,BSL-3)实验室诞生建造了一批此种防护水平或接近BSL-3水平的生物安全实验室。2003年颁布了微生物和生物医学实验室生物安全通用准则(WS 2332002),这是一个开创性工作。2003年兽医实验室生物安全通用标准并已颁布实施。,国内概况,2003年8月开始起草,实验室生物安全通用要求GB19489-2004。2004年5月中华人民共和国质量监督检验检疫总局和中华人民共和国标准化管理委员会正式颁布了该标准。2004年9月1日中华人民
9、共和国建设部与国家质量监督检验检疫总局又联合发布了生物安全实验室建设技术规范(GB50346-2004),国内概况,2004年11月12日,由温家宝总理签发中华人民共和国国务院令(第424号)公布施行病原微生物实验室生物安全管理条例(简称条例)。该条例规定了在病原微生物实验活动中保护实验人员和公众健康的宗旨,从而使我国病原微生物实验室的管理工作步入法制化管理轨道。不言而喻,条例对我国防生物威胁和处理突发卫生事件的建设具有现实的和深远的意义。,国内概况,可感染人类的高致病性病原微生物菌(毒)种或样本运输管理规定(中华人民共和国卫生部令第45号),2005年12月28日颁布;人间传染的病原微生物名
10、录(卫科教发2006 15号),2006年1月11日人间传染的高致病性病原微生物实验室生物安全管理审批办法(中华人民共和国卫生部令第50号)2006年8月,三、病原微生物危害程度分类,第八条 人间传染的病原微生物名录由国务院卫生主管部门商国务院有关部门后制定、调整并予以公布;动物间传染的病原微生物名录由国务院兽医主管部门商国务院有关部门后制定、调整并予以公布。,病原微生物实验室生物安全管理条例,病原微生物实验室生物安全管理条例,第七条 国家根据病原微生物的传染性、感染后对个体或者群体的危害程度,将病原微生物分为四类:第一类病原微生物,是指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
11、现或者已经宣布消灭的微生物。第二类病原微生物,是指能够引起人类或者动物严重疾病,比较容易直接或者间接在人与人、动物与人、动物与动物间传播的微生物。第三类病原微生物,是指能够引起人类或者动物疾病,但一般情况下对人、动物或者环境不构成严重危害,传播风险有限,实验室感染后很少引起严重疾病,并且具备有效治疗和预防措施的微生物。第四类病原微生物,是指在通常情况下不会引起人类或者动物疾病的微生物。第一类、第二类病原微生物统称为高致病性病原微生物。,4 生物危害评估 当实验室活动涉及传染或潜在传染性生物因子时,应进行危害程度评估。危害程度评估应至少包括下列内容:生物因子的种类(已知的、未知的、基因修饰的或未
12、知传染性的生物材料)、来源、传染性、致病性、传播途径、在环境中的稳定性、感染剂量、浓度、动物实验数据、预防和治疗。危害程度评估应由适当的有经验的专业人员进行。,中华人民共和国国家标准(GB19489-2004)实验室生物安全通用要求,根据条例的有关要求,为规范人间传染的病原微生物的实验操作,确保实验室生物安全,卫生部组织制订了人间传染的病原微生物名录,已于2006年1月11日下发。,涉及病原微生物,法定报告传染病所涉及的病原微生物 法定报告传染病以外常见传染病病原微生物 国外新发现和已消灭传染病病原微生物,病毒 细菌 放线菌 衣原体 支原体 立克次体 螺旋体 真菌,有关说明,国外新发现(我国尚
13、未发现)传染病病原体的操作级别完全按照国外同类标准非法定传染病病原微生物的操作级别主要参照国际相关标准本规定中所指的操作级别主要指野生型病原微生物,重组体另加说明,名录的结构,共3个表格:表1 病毒(附朊病毒)表2 细菌、放线菌、衣原体、支原体、立克次体、螺旋体 表3 真菌每个表格后面有说明和注释,使用前应仔细阅读,病毒培养:指病毒的分离、培养、滴定、中和试验、活病毒及其蛋白纯化、病毒冻干以及产生活病毒的重组试验等操作。利用活病毒或其感染细胞(或细胞提取物),不经灭活进行的生化分析、血清学检测、免疫学检测等操作视同病毒培养。使用病毒培养物提取核酸,裂解剂或灭活剂的加入必须在与病毒培养等同级别的
14、实验室和防护条件下进行,裂解剂或灭活剂加入后可比照未经培养的感染性材料的防护等级进行操作。动物感染实验:指以活病原微生物感染动物的实验。,有关说明,未经培养的感染性材料的操作:指未经培养的感染性材料在采用可靠的方法灭活前进行的病毒抗原检测、血清学检测、核酸检测、生化分析等操作。灭活材料的操作:指感染性材料或活病毒在采用可靠的方法灭活后进行的病毒抗原检测、血清学检测、核酸检测、生化分析、分子生物学实验等不含致病性活病毒的操作。无感染性材料的操作:指针对确认无感染性的材料的各种操作,包括但不限于无感染性的病毒DNA或cDNA操作。,脊髓灰质炎病毒 这里只是列出一般指导性原则。目前对于脊髓灰质炎病毒
15、野毒株的操作应遵从卫生部有关规定。对于疫苗株按3类病原微生物的防护要求进行操作,病毒培养的防护条件为BSL-2,动物感染为ABSL-2,未经培养的感染性材料的操作在BSL-2,灭活和无感染性材料的操作均为BSL-1。疫苗衍生毒株(VDPV)病毒培养的防护条件为BSL-2,动物感染为ABSL-3,未经培养的感染性材料的操作在BSL-2,灭活和无感染性材料的操作均为BSL-1。上述指导原则会随着全球消灭脊髓灰质炎病毒的进展状况而有所改变,新的指导原则按新规定执行。,在保证安全的前提下,对临床和现场的未知样本检测操作可在BSL-2或以上防护级别的实验室进行,涉及病毒分离培养的操作,应加强个体防护和环
16、境保护。要密切注意流行病学动态和临床表现,判断是否存在高致病性病原体,若判定为疑似高致病性病原体,应在相应生物安全级别的实验室开展工作。,对未知样本的操作,本表未列出之病毒和实验活动,由各单位的生物安全委员会负责危害程度评估,确定相应的生物安全防护级别。如涉及高致病性病毒及其相关实验的应经国家病原微生物实验室生物安全专家委员会论证。,未列出的病原微生物,在卫生部发布有关的管理规定之前,对于人类病毒的重组体(包括对病毒的基因缺失、插入、突变等修饰以及将病毒作为外源基因的表达载体)暂时遵循以下原则:(1)严禁两个不同病原体之间进行完整基因组的重组;(2)对于对人类致病的病毒,如存在疫苗株,只允许用
17、疫苗株为外源基因表达载体,如脊髓灰质炎病毒、麻疹病毒、乙型脑炎病毒等;(3)对于一般情况下即具有复制能力的重组活病毒,其操作时的防护条件应不低于其母本病毒;对于条件复制型或复制缺陷型病毒可降低防护条件,但不得低于BSL-2的防护条件,例如来源于HIV的慢病毒载体,为双基因缺失载体,可在BSL-2实验室操作;,使用人类病原微生物的重组体,(4)对于病毒作为表达载体,其防护水平总体上应根据其母本病毒的危害等级及防护要求进行操作,但是将高致病性病毒的基因重组入具有复制能力的同科低致病性病毒载体时,原则上应根据高致病性病原体的危害等级和防护条件进行操作,在证明重组体无危害后,可视情降低防护等级;(5)
18、对于复制型重组病毒的制作事先要进行危险性评估,并得到所在单位生物安全委员会批准。对于高致病性病原体重组体或有可能制造出高致病性病原体的操作应经国家病原微生物实验室生物安全专家委员会论证。,国家正式批准的生物制品疫苗生产用减毒、弱毒毒种的分类地位另行规定。,生物制品用菌毒种,朊病毒(Prion),大量活菌操作:实验操作涉及“大量”病原菌的制备,或易产生气溶胶的实验操作(如病原菌离心、冻干等)。“大量”的病原菌制备,是指病原菌的体积或浓度,大大超过了常规检测所需要的量。比如在大规模发酵、抗原和疫苗生产,病原菌进一步鉴定以及科研活动中,病原菌增殖和浓缩所需要处理的剂量。样本检测:包括样本的病原菌分离
19、纯化、药物敏感性实验、生化鉴定、免疫学实验、PCR核酸提取、涂片、显微观察等初步检测活动。霍乱弧菌:因属甲类传染病,流行株按第二类管理,涉及大量活菌培养等工作可在BSL-2实验室进行;非流行株归第三类。,有关细菌、真菌实验活动的说明,名录只是一种指南,谨供参考,是最基本的要求,不可能涵盖所有的实验活动。各单位应根据实验活动的具体情况,对实验活动的危害进行再评估和实时评估,以采取适当的防护措施,确保生物安全。名录将根据国内外的进展和变化不断进行修订,在使用中应密切注意卫生部的各种公告、通知以及名录的版本变化。,四、生物安全实验室与生物安全防护,病原微生物实验室生物安全管理条例,第七条 国家根据病
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