生物安全2011-9

实验动物工作与生物安全 沈培清 主要内容 生物安全概念实验动物工作中做好生物安全的重要性实验动物工作中的生物危害源实验动物工作中的生物危害对象感染途径实验动物工作中生物危害的防制生物安全防护设施 实验动物生物安全概况 生物安全 狭义的生物安全是指防范由现代生物技术的开发和应用 转基因技术 所产生的负面影响 即对生物多样性 生态环境和人体健康可能构成的危险或潜在风险 广义的生物安全包括更广泛的内容 人类的健康安全 人类赖以生存的农业生物的安全 与人类生活息息相关的生物多样性即环境生物安全 一 实验动物工作中做好生物安全的重要性 在实验动物繁育和动物实验过程中 存在许多生物危害因素 如果不做好防范工作 会导致一系列不良后果 轻则使动物繁育和相关研究失败 重则导致工作人员被感染 甚至死亡 还会引起环境污染 甚至可引发地区乃至全球生物安全危机 所以 实验动物工作的生物安全问题直接关系到实验动物和相关人员的身体健康与生命安全 关系到实验室及其周遍环境的安全 我们必须对此要有清醒认识和高度重视 二 实验动物工作中的生物危害源 实验动物人畜共患病实验性病原体克隆及转基因动物的潜在生物危害动物实验设施设备操作运输 1 实验动物 实验动物是医学生物学和其他相关学科实验研究的第一个必须材料 使用不合格的动物 或被感染的动物 常常会引入各种人畜共患病和动物烈性传染病 从而在繁育和实验中通过各种途经感染工作人员和其它动物 如猴疱疹病毒 鼠出血热病毒等 它们自身携带这些病原体但不发病 而人被感染后如得不到及时治疗会引起生命危险 在使用野生动物的实验研究中 一些动物携带有对其自身不致病 但对人类却有致命危害的病原微生物 如来源于灵长类和啮齿类动物的埃博拉 Ebola 马尔堡 Marburg 等病毒 由于人类对这些微生物了解不多 故缺乏有效的防范手段 容易导致严重的感染事故 2 人畜共患病 常以隐性感染的形式存在于动物体内 不表现任何临床体征和症状 因此容易被忽视而造成实验动物相关人员的感染 使用合格的标准化实验动物能最大限度地控制人畜共患病原体的传播 可有效避免人畜共患病的发生 然而 要做到这一点并非易事 因为 即使是标准的实验动物也会在饲育 运输 使用过程中被人畜共患病感染 其次 在实际工作中 有时会使用尚未标准化的家畜家禽或野生动物 对这些动物可能携带的人畜共患病原体要给予高度重视和防范 如炭疽病 结核病 布鲁杆菌病 钩端螺旋体病 沙门氏菌病等 3 实验性病原体 利用有害性微生物进行各类动物感染实验时 从接种病原体到实验结束 要经过数日 数周乃至数月 在饲育和实验观察过程中 就存在实验性病原体扩散和感染的危险 即使是相同的病原体 如果所用的动物种类和接种途径不同 其繁殖程度和排出方式也会有所不同 此外 病原体在动物体内经过繁殖后 对人体的致病性有时会得到增强 因此 对实验性病原体的安全性评估要结合实际情况 而不能简单地以它在试管内的危险性来评估其危害的程度 4 克隆及转基因动物的潜在生物危害 克隆动物和转基因动物在医学生物学研究方面具有广阔的应用前景 但同时也存在许多安全性问题 如转基因动物的器官移植可能增加人畜共患病的传播机会 具有某些优势性状的转基因动物释放到自然界 会对生态平衡和生物多样性造成影响 转基因动物的生理 行为 代谢 对理化和生物因子的内受力等方面的新特性 以及转基因动物所应用的基因重组技术 都可能产生一些超过人类防范能力的危害因素 对这些因素的增殖一旦失控 就可能带来严重后果 另一方面 克隆动物的出现 使转基因动物的个体增殖可通过无性繁殖体系实现 因而携带危害基因的个体可能大量快速增加 一则构成对人类的危害 二来可能破坏业已形成的生态和遗传平衡 5 动物实验设施设备 动物实验设施设备是医学生物学和其他相关学科实验研究的又一个必须材料 没有与实验动物质量要求相匹配的设备设施条件 病源微生物的感染和污染就会被扩散 对设施设备的维护和使用不当 也是导致生物危害因素泄露扩散的重要原因 尤其是由于对ABSL的使用管理不当 而导致致病性病原体感染实验人员的惨痛教训 我们必须引以为鉴 6 操作 实验动物和动物实验工作中 由不当操作引发的生物危害具有一定的隐蔽性 其后果可能在相当长一段时间后才显露出来 故很难追查当时究竟是谁 什么样的操作引发了事故 在实际工作和管理过程中 由于危害因素及其表达需要一段时间 因此 与短期实验研究相比 几天或几周 长期的实验研究 数月或更长 或连续的动物繁殖生产过程中 这类生物危害的问题较多发生 7 运输 由于购买和运输实验动物的人员对生物危害缺乏认识 自我保护意识差 如人与动物在同车内混装混运 包括司机在内 及易受到致病微生物的感染 三 实验动物工作中的生物危害对象 在实验动物生产和使用过程中 由于操作不当 导致有害的生物因素 致病性病毒 细菌 真菌 寄生虫 在实验室内引起感染 或向实验室外扩散导致环境污染 主要危害对象 对实验动物工作者个人及其相关人员的危害对实验动物的危害对实验动物设施周边环境的危害 1 对实验动物工作者个人及其相关人员的危害 实验动物饲育和动物实验研究中对实验动物工作者个人的危害主要表现为各种人畜共患病和实验性病原体的感染和传播 由于每天的饲喂 清洁卫生和各类实验操作需要与动物密切接触 实验动物饲育人员和动物实验研究人员就成为这类危害的首要受害者 其次是动物采购运输人员和管理人员 感染的严重程度受病原体的量 对人体的致病性 感染途径和人的易感性4个方面的影响 1 对实验动物工作者个人及其相关人员的危害 必须特别提出的是实验动物工作人员的家庭成员也是这类危害的受害者 实验动物工作人员在离开各种工作环境之前 一定要做好个人消毒和卫生保护工作 以保护你家庭成员的健康和环境的安全 2 对实验动物的危害 实验动物感染人畜共患病或动物染病以后 可引起非特异性死亡 严重干扰 损害实验结果 造成时间和经济等方面的巨大损失 动物烈性传染病还会导致大批动物死亡 造成严重后果 实验动物繁育设施和动物实验设施设备的结构不合理或管理不善 防范不力 常导致实验动物受到外源病原体的污染 如普通环境中饲养的动物常被野猫 野鼠及昆虫等的入侵而受外来病原体的感染或发生交叉感染 引起疾病和死亡 类似情况在管理不善的屏障环境中同样会发生 比如 不同品种或不同级别动物的实验管理混乱 隔离不当 或实验感染动物逃逸等事故都会导致动物间的交叉感染 3 对实验动物设施周边环境的危害 实验动物设施内的危害因素向外扩散 会引起周边环境的污染 有时甚至会导致这些区域的生物灾害 引发社会安全问题 对环境的危害主要来自动物饲育和动物实验中的 三废 即被污染的空气 动物尸体 污水 垫料 手术器械 手套 工作服等 又比如 将混有动物排泄物的垫料直接作为肥料用于农作物 或用动物尸体饲喂宠物等 此外 因管理疏漏而使实验动物逃出动物笼舍 或实验动物未经完全处死即非法弃置 待其苏醒后逃逸 亦可将实验室内的病原体或有害物质散布到外界 四 感染途径 大多数实验室获得性感染都是由吸入感染性气溶胶引起的 被感染动物的排泄物 如粪 尿 唾液等常含有大量病原体 清除动物笼内垫料 粗暴操作或突发响声而导致动物惊慌逃窜等 产生的大量气溶胶会促成病原体的飞扬扩散 感染实验时所用的感染接种液和解剖感染动物时的血液 体液的飞溅 也有可能产生感染性气溶胶 1 经呼吸道感染 在动物饲育室和实验室内吸烟 饮食 或用被感染的手接触嘴唇等行为 均可能吞入病原体造成感染 未遵守相关的操作要求 违反实验室操作规定 是导致这类感染的主要原因 2 经口感染 包括由于操作不慎被注射器刺伤 剖解动物时被手术器械划伤 捕捉和固定动物时被动物抓伤 咬伤后由创伤处发生感染 此外 感染性物品 材料飞溅 被污染的手和表面接触眼 鼻 口腔等部位也是引起感染的途径 3 创伤及黏膜接触感染 设施的缺陷和管理的疏漏等因素 常导致蚊 蝇 螨等昆虫的入侵或滋生 尤其是蟑螂 通常这些昆虫携入外界的病原体污染实验室 或成为实验室内病原体的传播媒介 由此危害到实验动物工作人员 4 经昆虫媒介感染 五 实验动物工作中生物危害的防制 防制的一般原则加强对相关人员的生物安全知识的教育使用标准的合格的实验动物与实验动物工作相配套的动物设施及其管理具备规范 娴熟的操作技术良好的卫生习惯及正确的个人防护正确处理生物危害 三废 的处理 1 防制的一般原则 生物危害的防制 须依据研究工作所涉及生物安全的等级 设定不同的生物安全水平 一个单位的生物安全水平 是由该单位的技术力量 安全设备及安全设施等几方面的要素所组成 以适应对特定生物进行安全操作和处理 2 加强对相关人员的生物安全知识的教育 遵守各种操作和管理规程 对动物及各类设施设备的正确选择和使用 对各类隐患的防范等 例如对实验过程中的危害性认识不足 操作不规范 缺乏或未适当使用保障生物安全的设施设备 对实验动物质量的控制不力等 都可能引起各类生物危害 造成实验失败 人或动物受到感染 甚至污染环境 此外要强调的是 部分实验动物从业人员过分信任和依赖生物安全设施设备 而忽视了安全操作规程 也是导致意外伤害事故的一大原因 因此 在预防和控制实验动物工作中的生物危害时 对相关人员进行生物安全知识的普及教育是首要措施 只有通过安全普及教育 使从业人员的安全知识水平 安全防护能力及事故处理技能均得以提高 才能从根源上防范实验动物工作中的生物危害 3 使用标准的合格的实验动物 条例 第二十一条 与实验动物有关的科研立项 科技成果的验收 鉴定 评奖 进行检定检验和以实验动物为原料或者载体生产产品的 应当把使用合格实验动物和具备相应等级的动物实验环境设施作为基本条件 使用标准的合格的实验动物 是对生物危害源头的遏制 因为标准的合格的实验动物在质量上实行了较严格的控制 基本消除了人畜共患病在动物饲养室内的扩散和传播 4 与实验动物工作相配套的动物设施及其管理 根据环境条件的不同 实验动物生产和使用设施分为三大类 普通 屏障和隔离环境 普通环境主要饲养教学用普通级实验动物 屏障环境可饲养清洁级和SPF级实验动物 要严格控制好 三流 隔离环境可饲养SPF 悉生 gnotobiotic GN 及无菌 germfree GF 级实验动物 隔离环境内的空气 饲料 水 垫料和设备均为无菌 动物和物品的动态传递须经特殊的传递系统 动物实验设施主要就是指动物实验室 根据病原微生物的分类等级 我国把涉及生物安全的动物实验室划分为与之相对应的4个等级 即P1 P2 P3 P4实验室 每一个安全级别的实验室都必须配置与该级别相适应的设备并制定标准操作规程 P2级以上实验室的入口处均应张贴国际通用的生物危害示警标志 实验室内使用的病原微生物对人和动物均有不同程度的危害 因此在内操作的实验人员必须严格遵守SOP 5 具备规范 娴熟的操作技术 与动物接触的有关技术 避免操作中气溶胶的产生 避免损伤 动物解剖中的注意事项 其他技术与规范 对动物的日常管理 遵循 微生物学实验技术规范 GMTgoodmicrobiologicaltechnique 6 良好的卫生习惯及正确的个人防护 工作人员每次接触动物及其组织 或者结束饲养观察后离开动物设施前 必须彻底洗手 工作中必须正确穿戴规定的服装 口罩 手套 帽子 工作鞋等 禁止在工作区进食 饮水 吸烟或存放食物 不用手触摸面部 眼 口 鼻 等部位 实验动物工作者应定期体检 接触有害病源微生物前视具体情况进行必要的预防接种 在工作中一旦发生损伤 应及时用75 乙醇或3 碘酒对伤口作处理 根据不同情况及时诊治 疑有感染性疾病要调离实验动物设施 6 正确处理生物危害 三废 废气废液废固体物料 六 生物安全防护设施 生物安全设施的分类一级屏障系统 防扩散实验设备二级屏障系统 防扩散实验设施个人防护用品 1 生物安全设施的分类 物理性控制和生物性控制 生物安全设施属于物理性控制的范畴 通常采用屏障实现控制的目的 屏障是由封闭设备和隔离设施两个部分来构建完成 根据其不同的功能 屏障又分为一级屏障系统和二级屏障系统 2 一级屏障系统 防扩散实验设备 一级屏障系统的功能是防止动物 实验人员被感染 此外 一级屏障系统在防止动物 实验人员被感染的同时 也可减少生物危害向外泄漏的机会 防扩散实验设备包括 生物安全柜 biologicalsafetycabinet BSC 共分 级隔离器 isolater 独立通气净化笼 independentventilationcage IVC 层流架 柜 laminarflowrack 3 二级屏障系统 防扩散实验设施 BL1级设施 biosafetylevel1 普通实验室 有三防措施 消毒柜 洗手池及通风条件等 BL2级设施 biosafetylevel2 2级实验室 内结构与1级实验室相同 但要配备高压灭菌锅和 级生物安全柜 实验区要与其他区域分开 BL3级设施 biosafetylevel3 P3实验室 所有实验必须在生物安全柜内完成 洗手池开关必须是脚踏 肘动或自动操作 负压等要求 BL4级设施 biosafetylevel4 P4实验室 比P3实验室的要求更高 4 个人防护品 正压服 Positivepressurepersonalsuit 是近年来推广应用的最有效的个人防护用品 外表类似潜水服 有透明的头盔 衣裤相连 腰间有一正压供气管 由于头盔内为正压 污染空气不能进入 确保了操作人员的安全 动物生物安全实验室 ABSL 动物生物安全一级实验室 ABSL 1 Animalbio safetyleval 11 动物饲养间应与建筑物内的其他区域隔离 2 动物饲养间的门应有可视窗 向里开 打开的门能自动关闭 需要时 可以上锁 3 动物饲养间的工作表面应防水和易于消毒灭菌 4 不宜按照窗户 如果安装窗户 所有窗户应密闭 需要时 窗户外部应装防护网 5 围护结构的强度应与所饲养的动物种类相适应 动物生物安全一级实验室 ABSL 1 6 如果有地面液体收集系统 应设防液体回流装置 存水弯应有足够的深度 7 不得循环使用动物实验室排出的空气 8 应设置洗手或手部清洁装置 宜设置在出口处 9 宜将动物饲养间的室内气压控制为负压 10 应可以对动物笼具清洗和消毒灭菌 11 应设置实验动物饲养笼具或护栏 除考虑安全要求外还应考虑对动物福利的要求 动物生物安全一级实验室 ABSL 1 12 动物尸体及相关废物的处置设施和设备应符合国家相关规定的要求 动物生物安全二级实验室 ABSL 2 Animalbio safetyleval 21 适用时 应符合ABSL 1的要求 2 动物饲养间应在出入口处设置缓冲间 3 应设置非手动洗手池或手部清洁装置 宜设置在出口处 4 应在邻近区域配备高压灭菌器 5 适用时 应在安全隔离装置内从事可能产生有害气溶胶的活动 排气要经过HEPA 动物生物安全二级实验室 ABSL 2 6 应将动物饲养间的室内气压控制为负压 气体直接排放到其所在的建筑物外 7 应根据风险评估的结果 确定是否需要使用HEPA过滤动物饲养间排出的气体 8 实验室的外部排风口应至少高出本实验室所在建筑的顶部2m 应有防风 防雨 防鼠 防虫设计 但不应影响气体向上空排放 9 污水 污物 应消毒灭菌处理 并应对消毒灭菌效果进行监测 以确保达到排放要求 ABSL 2管理要求 1 组织和管理实验室所在机构应设立生物安全委员会 负责咨询 指导 评估 监督实验室生物安全相关事宜 安全管理体系文件的设计 实施 维持和改进 人员职责 人员管理 2 管理责任对实验室所有人员提供健康安全保护措施和条件3 个人的责任4 实验室安全管理体系文件 方针和目标 安全管理手册 程序文件 SOP 记录 标识 实验动物福利与动物实验伦理审查 实验动物福利和动物实验伦理审查的关系实验动物福利 贯穿于动物的一生 出生 运输 动物实验 实验结束 安乐死 而动物实验伦理审查 仅局限在实验研究的过程中 实验动物福利问题已成为世界范围内共同关注的热门话题 文章发表 立项 课题项目验收 产品验收上市 我国政府在加强对实验动物质量管理的同时 也强调了对实验动物福利和动物实验伦理审查的引导和管理工作 科学技术部于2006年10月8日专门颁发了 关于善待实验动物的指导性意见 实验动物福利与动物实验伦理审查是实验动物工作的重要内容之一 在动物的一生中 即饲养繁殖 运输 使用 动物实验 的过程中 为它们提供五个基本福利 生理福利 解决饥渴之忧 环境福利 让动物有合适的居所 卫生福利 减少动物的病痛 行为福利 保证动物有表达天性的自由 心理福利 减少动物的恐惧与焦虑 即我们常说的实验动物享有的5个保障 实验动物福利的定义 享有不受饥渴的保障 享有生活舒适