实验动物的生物安全,莫斯科流行性出血热实验室感染事件1961,最严重的一次实验室气溶胶感染事故 疫区野鼠用于实验研究，并被安置在室内暴露场所 起初63人感染，一周后达到93人。,马尔堡病毒实验室感染事件1967年,德国-马尔堡 德国-法兰克福 南斯拉夫-贝尔格莱德 乌干达猴子(脊髓灰质炎疫苗等研究) 37人感染 1/4人死亡 包括实验室人员 医务人员和家属,前苏联炭疽菌泄漏事件1979,叶卡捷琳堡(旧称斯维尔德洛夫斯克) 炭疽菌发酵罐（生物武器） 350人发病，45人死亡，214人濒死 此后10年,当地人口呈明显下降趋势，男女比例严重失调，80%新生儿有中枢神经问题,俄罗斯研究所埃博拉病毒感染事件2004,女研究员普列斯尼亚科娃在对感染埃博拉病毒的豚鼠进行实验时，不小心被针头刺中手掌，14天后不治身亡。,历史教训和经验,实验室生物安全事故主要原因 一、实验室的硬件环境未达到要求 二、实验室的管理未到位 三、实验室的操作人员未遵守规范 高危害的病毒毒株应当由大实验室集中保管 科研人员的操作必须严格遵守生物安全规定和实验室专门的规则和程序 未经过培训的人不得接触毒株和样本 ,一、 生物安全的基本概念,生物技术 生物危害 生物安全,一、 生物安全的基本概念,生物技术,一、生物安全的基本概念,生物危害（biohazard）：生物因素的不可控性 利用的各种生物因素对人类及其生存环境的危害 实验室采用感染性因子进行科学研究时的危害和污染 广义：病毒、细菌、真菌、原虫、动物、植物 狭义：利用现代生物技术，可能产生无法预见的后果 外来物种 感染、污染 人为创造新物种,一、生物安全的基本概念,生物安全（biosafety） 生物技术研究、开发、生产、应用中的所有安全性问题 评估和控制，以防范生物危害 系统工程 广义：古典和现代生物技术，对各种生物因素的利用 狭义：对现代生物技术尤其是转基因技术的利用,一、生物安全的基本概念,基本原理：安全评估 + 风险控制 生物安全评估 评估生物安全风险，从而确定所需的生物安全水平 评估核心;微生物的危险度评估 风险控制 根据评估结果，设定生物安全等级，防范有害生物因子的扩散 控制手段：物理控制 生物控制,一、生物安全的基本概念,生物安全工作主要依据： 微生物的危险度评估 WHO 实验室生物安全手册 生物安全法规：国务院、卫生部、建设部、农业部等 病原微生物实验室生物安全管理条例 生物安全实验室建筑技术规范 实验室生物安全通用要求 微生物和生物医学实验室生物安全通用准则 兽医实验室生物安全管理规范,二、 实验动物的生物危害及其评估,1、实验室感染 人兽共患病、动物传染病 2、过敏 实验动物过敏症 3、环境污染,二、 实验动物的生物危害及其评估,动物实验设施内感染的种类 1、人兽共患病的实验室感染* 宿主广泛，严重危及公共安全 使用标准化合格实验动物时基本可避免 2、实验性病原体的实验室感染* 实验性病原体意外扩散导致工作人员（动物）感染 较常见，传播范围局限，但情况较复杂 3、动物传染病的实验室感染* 危害实验动物健康 波及生态系统,二、 实验动物的生物危害及其评估,病原微生物实验室感染的常见途径 吸入含有病原体的气溶胶 摄入 意外伤害“接种” 皮下或粘膜透入 自然状态下非空气传播的病原可在实验室内发生空气传播,二、 实验动物的生物危害及其评估,25% 意外接种和针刺有关 15.9% 意外接种和切割伤有关 13% 摄入性感染和口吸吸管有关,二、 实验动物的生物危害及其评估,感染性微生物的危险等级 是公认的评估感染风险的主要依据 等级划分原则 1、微生物致病性 2、传播方式和宿主范围 3、现有预防措施 4、现有治疗措施,二、 实验动物的生物危害及其评估,WHO对感染性微生物的危险度分级 1级：无或极低危险 不对人或动物致病 2级：中度个体危险，低度群体危险 可致病但危害不严重，可有效治疗及预防，传播可能有限 3级：高度个体危险，低度群体危险 导致人或动物严重疾病，一般不传染，可有效治疗和预防 4级：高度危险 导致人或动物严重疾病，易于发生个体间直接/间接传播，无有效治疗预防措施,二、 实验动物的生物危害及其评估,我国病原微生物分类 第一类 引起人/动物非常严重疾病，我国未发现/已宣布消灭 第二类 引起人/动物严重疾病，易于直接/间接在个体间传播 第三类 引起人/动物疾病，不构成严重危害，传播有限，具有有效治疗预防措施 第四类 通常不引起人类或动物疾病,二、 实验动物的生物危害及其评估,感染风险评估内容：传染源+传播途径+易感对象+管控措施 对传染源的评估 传染源包括： 被研究的病原、实验动物和易感宿主、接触动物的易感人群 传染源特性 1、病原体：毒力，致病性，生物学稳定性 2、宿主：实验动物种类，自然携带的传染性病原，记载的职业病来源 3、疫源地/疫情,二、 实验动物的生物危害及其评估,对传播途径的评估 1、病原逸散方式： 天然的、人工的 2、病原传播方式： 气溶胶、直接接触、二次传播，垂直传播 3、感染途径： 摄入、吸入、粘膜接触、意外接种等,二、 实验动物的生物危害及其评估,对易感对象的评估 1、人/动物感染后发病的严重程度 2、人/动物的抵抗力 3、对人/动物有效免疫预防措施、治疗方法、医疗监督 4、人的技术水平、经验,二、 实验动物的生物危害及其评估,对控制条件与管理措施的评估 1、设施设备自身特性：造成病原逸散传播蓄积的可能性 2、安全告知 3、设施设备可靠性 4、医疗监督,二、 实验动物的生物危害及其评估,实验动物所致过敏症的风险及其评估 实验动物所致过敏症（laboratory animal allergy,LAA) I型变态反应 普遍存在于从事实验动物工作的人员中 80%人不会罹患 同种属动物间很少发生 除人以外不同物种间的动物过敏很少报道 LAA是一种严重的职业病，可能危及生命,二、 实验动物的生物危害及其评估,LAA的致敏原 动物源性蛋白 胞外蛋白，微小的酸性糖蛋白， 来源：唾液，尿液，血清，皮毛碎屑 区域环境中和致敏原浓度相关的实验动物因素 动物品种：兔，豚鼠大鼠，小鼠 性别：雄性雌性 年龄：成年幼年,二、 实验动物的生物危害及其评估,LAA致敏原的传播： 以气溶胶为主要载体，可导致间接接触 直接接触动物笼具、排泄物等 过敏风险的评估内容 人的易感性：家族史，个人过敏史，现有脱敏、预防、治疗 致敏原特性：靶器官及过敏症状，致敏原来源动物，室内分布情况 致敏原传递途径：逸散、传播、接触方式 管理措施：降低浓度，减少暴露,二、 实验动物的生物危害及其评估,源于实验动物的环境/生态污染 废弃物对设施外卫生环境和生态环境的污染 具有生存优势的实验生命对生态环境的污染 基于常规生物性污染物的风险评估 病原微生物（废水废料），有毒有害受污染气体 排污，昆虫携带，逃逸动物携带，人员携带 排污程序、设备、处理、监测，动物防逃设施，预警,二、 实验动物的生物危害及其评估,基于重组DNA技术运用的风险评估 遗传修饰生物体（geneticaly modified organisms,GMOs）的危险度分级：基因工程安全管理办法1993 评估内容： GMO的直接危害，有害生物学或药理学活性所需表达水平 受体/宿主的易感性，宿主范围变化，接受免疫状况，暴露后果 基因修饰的潜在危害，如致病性特征的改变,三、实验动物生物安全控制,来自实验动物设施的生物安全风险因子 1、动物性气溶胶（animal aerosol ) 最重要的风险因子 来源于动物的气溶胶 设施中各类致病微生物和致敏原传播的主要方式 气溶胶：以胶体形态悬浮在大气中的液体或固体微粒 10um 停留于鼻腔粘膜 4-10um 入支气管 2-4um 到达肺部深处,三、实验动物生物安全控制,动物性气溶胶的发生： 动物日常活动和行为 实验操作动物 清理笼舍 解剖取材 处理动物实验和饲养废弃物,三、实验动物生物安全控制,2、意外创伤-意外接种 因接触动物而受到伤害，和动物个体大小没有必然联系，但和动物的驯化程度和个性有关 对人的意外接种 对动物的意外接种还涉及设施内动物自身状况 3、生物媒介 入侵设施的生物媒介，各类昆虫和野生动物 逃逸动物造成的意外释放 4、饲养和实验废弃物,三、实验动物生物安全控制,生物安全等级（bio-safety level ,BSL） 可安全进行相关研究工作的一系列条件的整合 参考物理控制水平 针对体外实验研究的生物安全防护水平 动物生物安全等级（animal bio-safety level, ABSL) 生物控制（HIV1,HIV2）和不同水平物理控制组合 感染性动物实验设施/非感染性动物实验设施,三、实验动物生物安全控制,各级动物生物安全实验室的管理 ABSL-1 限制出入 防护服和手套 操作和管理：标准的SOP 一级防护：根据动物常规管理要求设置 二级防护：标准动物设施，定向气流，洗手池,三、实验动物生物安全控制,ABSL-2 生物危害警示标识 气溶胶I级/II级生物安全柜 笼具清除污物后清洗 操作和管理：限入，生物安全手册，警示标识，处理传染性废弃物 一级防护：ABSL-1设备，适当防扩散设备，个人防护设备，面部和呼吸道防护 二级防护：ABSL-1设施，专用高压灭菌器，专用笼具清洗设备，专用洗手池,三、实验动物生物安全控制,ABSL-3 进入控制 所有操作生物安全柜 特殊防护服 操作和管理：衣服灭菌后清洗，垫料灭菌后废弃，脚部消毒 一级防护：ABSL-2设备，饲养和换笼用防扩散设备，对可能产生传染性气溶胶操作使用I、II级生物安全柜，呼吸道防护 二级防护：ABSL-2设施，走廊入口加物理屏障，自闭双门，封闭空间，专用双扉高压灭菌器,三、实验动物生物安全控制,ABSL-4 严格限制出入 更衣进入，淋浴离开 III级生物安全柜或正压防护服 污物出设施前灭菌 操作和管理：进入需更衣，离开需淋浴，取出的所有物品需先消毒 一级防护： ABSL-3设备，最有效防扩散设备 二级防护：ABSL-3设施，独立建筑或有效隔离，专用供气排气系统，消毒系统等,三、实验动物生物安全控制,物理控制 从物理学角度实施生物安全防护 1、将对危害因子的操作局限在能防止气溶胶扩散的环境 2、将操作区域的空气在排放前净化 3、将污物污水等在送出前彻底灭活 物理控制按其防护范围分为： 一级防护：防止污染向室内环境扩散的安全设备 二级防护：在一级防护失败时，防止污染进一步扩散的设施,三、实验动物生物安全控制,一级防护/一级屏障： 防范污染向室内环境扩散的安全设备 结构屏障 空气屏障 过滤屏障 灭活屏障 典型组件：生物安全柜、密闭容器、个人防护器材,三、实验动物生物安全控制,生物安全柜 (biological safety cabinet,BSC) 最有效最常用的操作感染性病原微生物的基本防扩散设备之一 控制感染性气溶胶逸出 按结构、排风比例、保护对象和程度分为三个级别 I、II级半开放式设计 III级为全封闭式（手套箱），负压,三、实验动物生物安全控制,三、实验动物生物安全控制,三、实验动物生物安全控制,三、实验动物生物安全控制,I级BSC：侧重保护人员和环境，适合操作中等以下感染性材料，不能对柜内台面上的操作内容进行保护 II级BSC：无菌空气保护操作台面上的材料，可操作危险度2、3级的感染性物质，以及配合正压防护服可操作危险度4级的物质 III级BSC：操作危险度4级的材料，适用于ABSL-3、4,三、实验动物生物安全控制,饲养观察设备 1、隔离器（isolator） 微生物学角度与外界隔离的装置 正压（薄膜）：饲养无菌动物，悉生动物 负压（不锈钢+玻璃）：感染动物 部件：隔离舱，灭菌渡舱，送风机，空气过滤器，排气阀 可通过手套操作内部动物,三、实验动物生物安全控制,三、实验动物生物安全控制,2、独立通风笼（independent ventilation cage,IVC) 以笼盒为单位的独立送风屏障设备 正压