周永运，王荣，翟培军，关云涛，吴东来

（1.中国合格评定国家认可中心，北京 100020；2.中国农业科学院哈尔滨兽医研究所，黑龙江哈尔滨 150001）

实验动物与生物安全研究进展

周永运1，王荣1，翟培军1，关云涛2，吴东来2

（1.中国合格评定国家认可中心，北京 100020；2.中国农业科学院哈尔滨兽医研究所，黑龙江哈尔滨 150001）

实验动物是进行生命科学研究的重要媒介和基础，而不同的动物实验需要在不同等级的动物生物安全实验室中进行。本文重点介绍了国内外的实验动物生物安全研究现状和发展趋势。

实验动物；生物安全；风险分析

实验动物是生命科学研究的基础和重要支撑条件。目前，几乎所有的生命科学领域的科研、教学、生产、检定、安全评价和成果评定都离不开实验动物，实验动物被称为“活的仪器”,有着不可替代的作用。借助于实验动物，可以开展有关生命现象及其本质的研究。动物实验，可以对化学药物和生物制品进行安全和效果评价。若没有优质的实验动物，虽有优秀的科研人员，精密的仪器，也根本无法准确、全面、多方位、多层次地了解和回答生命科学，特别是生物医学的许多基本问题。但动物实验也存在生物安全的危险，这种生物安全的危险来自于实验动物本身所携带的人畜共患病感染和实验室获得性疾病感染。动物实验可能造成实验人员或周围人员感染传染病的危险。在微生物学发展史中有大量实验室相关感染的报道。根据最近苏格兰爱丁堡大学的研究人员马克·伍尔豪斯报道，目前有1407种病原体能使人受到感染，其中包括病毒、细菌、寄生虫、原生动物以及真菌。在这些病原体中，有58%来自动物。科学家认为有177种病原体是“新出现的”或“再次出现的”。文献资料报道，每年都会有一种或两种新型病原体和已有的多种病原体的变体感染人类。从长远看这样的发展速度似乎是无法忍受的，因为这意味着人们面临着被疾病大肆侵害的危险。

1941年，在美国有74人被实验室相关性布鲁氏杆菌感染（Meyer Eddie报告）。1949年美国发表了一篇实验室相关性感染调查报告（Sulkin Pike）总结了222例病毒性感染，其中至少有1/3的病例感染与患病动物和病理组织处理方式有关。1951年，根据5000名实验人员的问卷调查结果，Sulkin和Pike发现1342个病例中只有1/3曾被报道过。其中布鲁氏杆菌病是最常见的实验室相关性感染，它与结核、土拉菌病、伤寒和链球菌感染一起，占细菌性感染的72%，占病原性传染病的31%，总病死率达3%；其中只有16%的病例是由有记录的事故引起，大部分则与用口吸取毒液以及注射器和针头的使用有关。上述调查到1965年时，新增加641例病例；到1976年，增加到3821个病例。布鲁氏杆菌病、伤寒、土拉菌病、结核、肝炎以及委内瑞拉马脑炎是最常见的感染性疾病。这些病例中只有不到20%的病例与已知的事故有关。80%以上病例的发病与接触传染性气溶胶有关。在国内，1999年北京某实验室曾发生实验人员感染流行性出血热事件，事件起因就是操作人员被携带病毒的实验动物抓咬伤而受感染引起的；而从事布鲁氏病的科研人员，感染动物（牛、羊）饲养管理人员，甚至个别的科研辅助人员及高校学生有多人感染了实验室相关性布鲁氏杆菌病。

1 动物实验生物安全概况

动物生物安全一级实验室（ABSL-1）：能够利用实验动物安全操作，对实验室工作人员和动物无明显致病性的，对环境危害程度微小的，特性清楚的病原微生物的生物安全水平。

动物生物安全二级实验室（ABSL-2）：能够利用实验动物安全操作，对实验室工作人员和动物致病性低的，对环境有轻微危害的病原微生物的生物安全水平。

动物生物安全三级实验室（ABSL-3）：能够利用实验动物安全地从事国内和国外的，可能通过呼吸道感染，引起严重或致死性疾病的病原微生物工作的生物安全水平。与上述相近的或有抗原关系的，但尚未完全认知的病原体，也应在此种水平条件下进行操作，直到取得足够的数据后，才能决定是继续在此种安全水平下工作还是在其它等级生物安全水平下工作。

动物生物安全四级实验室（ABSL-4）：能够利用实验动物安全地从事国内和国外的，能通过气溶胶传播，实验室感染高度危险，严重危害人和动物生命和环境的，没有特效预防和治疗方法的微生物工作的生物安全水平。与上述相近的或有抗原关系的，但尚未完全认识的病原体也应在此种水平条件下进行操作，直到取得足够的数据后，才能决定是继续在此种安全水平下工作还是在低一级安全水平下工作。

目前，动物生物安全实验室在全球均有分布，其中动物生物安全一级与二级实验室分布非常广泛，由于各国生物安全重视程度与经济实力均有差异，分布较为集中，而高等级生物安全实验室主要集中在各发达国家与部分发展中国家。

2 动物生物安全实验室生物安全风险分析

由于病原微生物在不同国家流行的状况不同，各国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一级流行状态及是否具有有效的预防治疗措施等因素来划分各自的病原微生物危害程度分类。按我国《病原微生物实验室生物安全管理条例》、《人间传染的病原微生物名录》、《动物病原微生物分类名录》规定，将病原微生物分为4级，其中第四类危险程度最低，第一类危险程度最高。

病原微生物的危害分类是确定动物实验室生物安全水平的重要参考指标之一，但病原微生物危害分类与实验室生物安全水平的关系并非完全等同的，例如归入危害程度三类的病原微生物，进行安全工作通常需要二级生物安全水平的设施。因此，在确定所从事特定工作的生物安全水平时，应根据危害评估结果来进行专业判断，而不应单纯根据所使用病原微生物所属的某一危害程度分类来机械确定所需要的实验室生物安全水平。

应该看到，动物生物安全实验室与常规生物安全实验室相比具有许多不同的特点，要引起高度重视。在一般微生物学实验室里生物危害的造成和出现，多半是由于实验人员操作失误、不良实验技术和试验仪器使用处理不当造成的；而动物实验室生物危害的造成和出现则要复杂，严重得多。第一：动物性气溶胶的产生。感染动物在观察饲养期间，它们在呼吸、排泄、抓咬、挣扎、逃逸、跳跃时，在更换垫料、饲料，进行感染接种（特别是鼻腔内接种）时，在尸体剖检、病理组织、排泄物的处理等过程中会大量产生传播危害性极大的动物性气溶胶。不同等级的动物生物安全实验室根据使用的实验动物类型和操作的病原微生物不同，具有不同的生物安全风险特性，因此对动物生物安全实验室的风险分析也不能一概而论。第二：实验动物，特别是实验用动物本身可能患有能感染人的人畜共患病。第三，实验动物感染可引发实验室相关感染。

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3 动物实验生物安全现状

3.1 国内外动物病原微生物实验室生物安全的总体情况

目前美国、英国、法国、德国、日本、俄罗斯、澳大利亚、瑞典、加拿大、南非、瑞士、新西兰、西班牙、比利时、荷兰、瑞士、丹麦等国相继建造有生物安全三级实验室，其中美国、英国、法国、德国、俄罗斯、日本、澳大利亚、瑞典、加拿大、南非等拥有生物安全四级实验室。部分国家动物生物安全实验是的防护水平如下：英国、瑞典、西班牙、加拿大、比利时、荷兰、美国、南非，及瑞士建有ABSL-2，3，4级实验室；澳大利亚建有ABSL-4；西班牙建有BSL-2，3；丹麦、美国、德国建有BSL-2、3；瑞典、挪威建有BSL-3/ABSL-4。这些高级别实验室中诊断类实验室18个，研究类实验室17个，拥有从事动物感染设施的实验室9个。我国目前已拥有多个生物安全三级实验室且已有生物安全四级实验室即将建成投入使用。全球目前较为著名的高级别生物安全实验室有澳大利亚动物卫生研究所（AAHL）、美国梅岛外来病实验室、美国国家动物疫病诊断中心（NADC）、瑞士病毒学与免疫预防研究所（IVI）、英国动物健康研究所（IAH）和兽医实验室管理局（VLA）、荷兰中央动物疫病控制研究所（IASH）、德国联邦动物病毒病研究中心、加拿大中央外来动物疫病中心（NCFAD）等。

3.2 国内外生物安全相关法规与指南

世界卫生组织（WHO）于1983年出版了《实验室生物安全手册》（第1版），并于2003年和2004年WHO又分别出版了该手册的第2版和第3版。2006年WHO又出版了《生物风险管理实验室安保指南》（Biorisk management，Laboratory biosecurity guidance September 2006）。国际兽医生物安全工作组2006年出版了《兽医防护设施——设计与建筑手册》（Veterinary Containment Facilities Design&Construction Handbook Editors：Peter Mani，PhD Paul Langevin，Eng.International Veterinary Biosafety Working Group 2006）。欧洲经济共同体（EEC）的生物安全立法主要由欧洲议会和欧洲理事会进行，通过制定并颁布欧盟统一的指令、条例和命令。近年来颁布了与实验室及病原体相关的法令与标准，对BSL-3/BSL-4试运行认证和重新认证、微生物大规模生产的操作标准和物理防护要求、清除污染，生物安全柜、感染性物质实验操作出了相应的法律和标准规定。美国职业安全与健康局（OSHA）出版的《病原体危害程度分类》，以及该书将传染病病原体和实验室行为分为4个等级和水平的概念，构成了《微生物和生物医学实验室的生物安全》的早期版本的基本形式。现在《微生物和生物医学实验室的生物安全》已出版5个版本。加拿大的《实验室生物安全指南》（the Laboratory Biosafety Guidelines，3rd edition，2004）也出版至第三版。

英国政府对病原微生物实验活动的管理非常严格，早在1998年就颁布了《特定动物病原微生物管理条例》，根据不同动物病原微生物不同实验活动危害性的差异，规定了病原微生物的使用、废物的处理等生物安全要求，对实验室的硬件和软件水平均做出规定，所有实验室开展特定动物病原微生物实验活动均需得到农业部的许可。

我国2004年11月12日，国务院颁布实施了《病原微生物实验室生物安全管理条例》。是我国制订的第一个具有指导性和法律效力的病原微生物安全方面的法规。它的重要意义在于：指导实验室生物安全，要求相关实验室必须按国家相关标准进行实验活动；有利于生物安全的规范管理，真正实现对实验室感染的控制和减少实验室事故的发生；标志着我国病原微生物实验室的管理工作，步入了法制管理轨道；对我国预防生物威胁和提高处理应急公共卫生突发事件的能力建设具有现实和深远的意义。2003年8月，在国家科技部、卫生部、农业部、和总后卫生部的支持下，由中国实验室国家认可委员会（CNAL）牵头，组织国内生物安全专家开始起草我国的生物安全国家标准《实验室生物安全通用要求》（GB19489-2004）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委员会正式颁布了该标准，并于2004年10月1日起实施。目前该标准已经修订为GB19489-2008版本，2009年7月1日正式实施。这是我国第一部关于实验室生物安全的国家标准。规定了实验室生物安全管理和实验室的建设原则，同时还规定了生物安全级别、实验室设施设备的配置、个人防护和实验室安全行为的要求。除上述文件外，我国相关部门相继出台了《病原微生物实验室生物安全环境管理办法》、《生物安全实验室建筑技术规范》、《高致病性动物病原微生物实验室生物安全管理审批办法》、《国家兽医参考实验室管理办法》、《高致病性动物病原微生物菌（毒）种或者样本运输包装规范》等等一系列文件和技术标准。

4 动物实验生物安全发展趋势

4.1 生物安全标准的科学、有效、安全

目前在生物安全领域大家的共识是要做到“更科学、更有效、更安全”，这些都将体现在实验室的设计、建设、设施设备的选用以及具体的管理和使用上，从最近加拿大、美国、英国等耗费巨资改造旧设施或重新建造的情况看，就是这种新理念的体现和实施。

4.2 重视生物危害性评估

危害性评估是生物安全管理工作的基础和核心，如果没有这个基础和核心，生物安全就无从谈起，无从管起。基于对不同病原微生物、不同实验活动、不同操作过程、不同处理方式等危害性评估结果的差异，决定了建设动物生物实验室的不同标准、选用设备的差异、所采取的不同生物安全管理要求、操作规范和技术措施，及所制订的应急预案和发生意外事故后所采取的应急措施等。

在实验室建设标准的问题上，就是基于对所从事的不同的病原微生物、不同的实验活动的危害性评估差异的基础上而建立起不同的标准，只要满足所从事实验活动的生物安全要求即可。因此，在国外高等级实验室建设标准上，就出现了BSL-3和BSL-3+，以及BSLAg-3（农业生物安全三级实验室）。IAH非常重视生物危害性评估工作，积累了丰富的经验和知识，生物危害性评估工作也做的非常细致，他们根据实验活动生物危害性的差异，把实验室划分为0～4级共5种空间风险水平，并规定了每个风险区域的工作内容和工作要求；针对某一项具体实验操作过程中各环节的风险差异，制订了详细的标准操作程序（SOP）文件，对操作过程和工作量等做出了明确规定。

4.2 更加关注实验室管理与人员培训

在动物生物安全实验室中，我们应保护实验室内的工作人员和动物饲养人员。当获得病原微生物和接种动物时我们应确定他们得到了良好保护。任何接触接种过病原微生物动物的实验人员应受到适当的培训，可以让他们通过安全的方式完成实验。我们同样需要保护实验室中内未进行实验的动物。多年前在NCI-Frederick动物中心发生过一件不幸的意外，实验室内的某种材料中含有小鼠肝炎病毒（MHV）而不注意感染了一只动物。之后在实验室暴发了该病毒的流行，这场暴发花费掉数十万的美金才得以清除。不仅仅是花费大量金钱，MHV的暴发也使正在进行的实验被迫停止。如果我们在试验时能够很好的保护人员和动物的安全，那么我们同样也对实验室周围环境保护的很好。如果我们适当的注意，任何我们操作的因子都不会从实验室扩散出，实验室外的人和动物（包括家畜、宠物、野生动物）都将安全。当解剖动物时我们同样应注意生物安全，或当采集血液或组织样本时，这些样本应按照传染性物质处理。这就要求动物生物安全实验室无论在操作技术规范的制订，个人安全防护设备的设置，以及实验室设施的设计和建设上，都有很大的特点和特殊的要求。

[1]中华人民共和国国务院.《病原微生物实验室生物安全管理条例》[国务院令第424号]，北京：中华人民共和国国务院，2004-11-12.

[2]《实验室生物安全通用要求》（Laborator iesgeneral requirement for biosafety）（GB19489—2008）.

[3]中国合格评定国家认可中心，中国动物卫生与流行病学中心.生物安全实验室认可与管理基础知识,中国质检出版社，中国标准出版社，2012.

[4]Jonathan Y.Richmond主编，中国动物疫病预防控制中心，中国农业科学院哈尔滨兽医研究所组译,生物安全选集Ⅹ：动物生物安全，中国农业出版社，2014.

[5]钱军，等.实验动物与生物安全，中国比较医学杂志，2011，21（10，11）:15-20.

[6]程水生，等.北美国家大动物生物安全实验室的建设与管理，中国比较医学杂志，2011，21（10，11）:170-172.

[7]Zhang，T.et al.Antisense oligonucleotide inhibits avian influenza virus H5N1 replication by single chain antibody delivery system [J].Vaccine，2011，29（8）:1558-1564．

[8]Murphy，F.A.et al.Early street rabies virus infection in striated muscle and later progression to the central nervous system[J]. Intervirology.1974，3（4）:256-268．

[9]Tuffereau，C，et al.The rabies virus glycoprotein receptor p75NTR is not essential for rabies virus infection[J].J Virol，2007，81（24）:13622-13630.

[10]Hotta，K.et al.Role of GPI anchored NCAM-120 in rabies virus infection[J].Microbes Infect，2007.9（2）:167-174．

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10．3969/J.ISSN．1671-6027．2015．12.001