基因工程实验室生物安全 - 流行病学

提纲基因工程概述基因工程实验室生物安全法规基因工程安全问题生物安全评估、实验生物的危害等级基因工程实验室生物安全防护基因工程实验室卫生保健与医学监测基因工程技术概述基因工程技术的特点基因工程技术发展现状基因工程的定义与操作原理利用载体系统的重组DNA技术，以及利用物理或化学方法把异源DNA直接导入有机体的技术。

基因制药21世纪的朝阳产业

基因工程药物人胰岛素、干扰素、人促红细胞生成素（Epo）、GM－集落刺激因子（GM-CSF）、IL-2及IL－11等。乙肝疫苗、HPV(人乳头瘤病毒)疫苗等“多肽模拟”或“多肽结构域”合成，也称为“小分子结构药物设计”。疫苗多肽与蛋白质药物改良动物遗传性状遗传修饰动物生长迅速、营养品质优良的转基因家畜、家禽转基因鼠和基因敲除鼠人类疾病和药物筛选模型基因一旦被改动，一方面可能引起生物体内一系列未知的结构与功能的变化；另一方面，转基因操作对生物体的影响会通过遗传传递。

基因工程的安全性问题外源基因引入后，是否会影响其他重要的调节基因，甚至会激活原癌基因？转基因技术广泛应用是否会导致难以消灭的新病原物出现？是否会造成生态学灾难？人类摄食大量转基因食品是否会影响人类及其后代的健康？1976年美国国立卫生研究院（NIH）《重组DNA研究准则》基因工程生物安全法规1983年世界卫生组织（WHO）

《实验室生物安全手册》按潜在危险划分安全等级设立生物安全委员会监控管理对象为生物技术产品我国实验室生物安全管理章程1993年12月原国家科委颁布《基因工程安全管理办法》1996年7月农业部发布《农业生物基因工程安全管理实施办法》2001年5月23日国务院第304号令颁布《条例》2004年5月28日《实验室生物安全通用要求》2004年11月12日《病原微生物实验室安全管理条例》基因工程实验室的安全问题基因工程实验室的日常工作内容。基因工程实验室面临哪些潜在危害？物理危害化学危害生物危害物理危害与各类型生物实验室的共性。能量形式有关的危害：火，电，辐射和噪音。仪器操作过程中的危害。（高压灭菌锅、高速离心机、凝胶成像系统、电泳系统等仪器的安全操作问题）防护措施。化学危害广义的化学危害。基因工程实验中的危险化学品。常规毒害性试剂因遗传物质操作使用的诱变剂和致癌剂防护措施。基因工程实验中操作的有机体对象，包括遗传物质的供体、受体和繁殖体（细菌、病毒等微生物），基因改造的实验体，上述对象具有或者可能具有致病性、致癌性、抗药性、转移性和生态学效应，如操作不当和防护漏洞，可能会造成人员感染和环境污染。生物危害的定义生物危害（一）插入基因（供体）所引起的直接危害毒素激素细胞因子致瘤基因序列抗生素赖药性毒力因子或增强子变态反应原基因表达调节因子生物危害（二）与受体/宿主相关的危害宿主的易感性宿主菌种的致病性宿主范围的变化接受免疫状况暴露后果现有病原体性状的改变生物危害（三）GMOs(Geneticallymodifiedorganism)对社会和生态安全的潜在危害转基因农作物导致基因释放和漂移转基因食品可能具有潜在的毒性基因改造微生物具有潜在的致病性……

转基因生物与食物安全安全性检测问题、滞后效应;出现新的过敏原、营养成分的改变。转基因生物与生物安全

可能会扩散到种植区以外,成为野生种类,可能成为”入侵的外来干涉物种”,威胁生态系统中其他生物的生存可能重组出对人类或其他生物有害的细菌或病毒,有可能使杂草成为除草剂除不掉的”超级杂草”。转基因生物与环境安全

打破自然物种的原有界限,改变了生态系统中能量流动和物质循环,重组微生物可能对人类的生活环境造成二次污染,重组DNA与微生物杂交,可能产生有害的病原微生物;转基因植物花粉中的有毒物质可通过蜜蜂进入蜜蜂,再经过食物链传递;

基因工程实验的生物安全评估生物表达系统的生物安全性表达载体病毒载体转基因动植物和基因敲除动物的生物安全性遗传修饰生物体的危险度

《病原微生物实验室生物安全管理条例》实验生物的危害等级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：第一类病原微生物第二类病原微生物第三类病原微生物第四类病原微生物第一类、第二类病原微生物统称为高致病性病原微生物。常用有害化学试剂使用保护措施和保管要求基因工程实验中化学危害的防范避免接触（口罩、面罩、手套）规范存放（避光、通风、恒温恒湿）规范处理（有毒有害废弃物）高压灭菌锅的安全使用基因工程实验中物理危害的防范（1）灭菌物品的摆放、消毒液体、禁止易燃易爆物品、灭菌减压离心机的安全使用平衡、液体多少、离心管要求、腐蚀、挥发液体凝胶成像仪的安全使用溴乙锭污染、紫外线防护、清洁电泳系统的安全使用电场要求、正负极、电泳缓冲液基因工程实验中物理危害的防范（2）基因工程实验室安全等级按照潜在危险程度分为四个安全等级：安全等级Ⅰ(BSL-1)，该类基因工程工作对人类健康和生态环境尚不存在危险；安全等级Ⅱ(BSL-2)，该类基因工程工作对人类健康和生态环境具有低度危险；安全等级Ⅲ(BSL-3)，该类基因工程工作对人类健康和生态环境具有中度危险；安全等级Ⅳ(BSL-4)，该类基因工程工作对人类健康和生态环境具有高度危险。基因工程实验室的安全控制生物控制

生物控制的策略是通过对有潜在生物危害的有机体进行基因改造后，作为宿主－载体系统的使用标准。因为经过基因改造后的有机体已经丧失在野生状态下的生存能力，它们除了在特定的人工条件下存活之外，不能在实验室之外的环境中正常地存活、繁殖和转移。这样，即使在实验操作中，这类重组有机体发生了泄漏，突破物理屏障进入实验室外部环境，也无法生存，更不可能引发生物危害事故。基因工程实验室的安全控制生物控制系统

生物控制的对象是遗传物质和宿主细胞，目前在各国实验室中使用的宿主－载体系统遵从于美国NIH制定的生物控制系统标准，确立以原核生物和低等真核生物作为宿主，相关改造的系列质粒为载体的生物控制系统。具体划分为：一级生物控制（HV1系统）二级生物控制（HV2系统）基因工程实验室的安全控制物理控制物理屏障:一级屏障：各级别的生物安全柜和个人防护装备。二级屏障：实验室的设施结构和通风设计。实验操作规范基础实验室的安全操作规范防护实验室的安全操作规范最高防护实验室的安全操作规范一级屏障中的安全防护设施生物安全柜I级生物安全柜II级生物安全柜III级生物安全柜其他高压灭菌锅各类生物材料专用盛放器皿等个人防护设施防护服面部防护：护目镜，头罩。呼吸防护：防毒面具。手足防护：各类手套、防护靴。针对性疫苗。生物安全柜（BSC）种类Ⅰ级生物安全柜只提供对操作者的保护(不对产品进行保护)生物安全水平1，2级气流从操作员处流入柜体HEPA过滤的尾气排放到环境中Ⅱ级生物安全柜对操作员和产品进行保护生物安全水平1，2，3级气流从操作人员处流入安全柜中HEPA过滤后的尾气排放到环境中HEPA过滤后的向下层流可安装尾气排放系统

Ⅲ级生物安全柜适用于于病毒、细菌、寄生虫等病原和重组遗传基因等高危险度的实验操作。分为单体形式和系列形式（GBL）GBL的末端是双门灭菌器二级屏障中的安全防护设施实验室结构设置清洁区半污染区污染区相关设施墙面密闭性材料桌面耐酸碱、耐腐蚀、抗吸附材料密封门消毒设备：淋浴装置、紫外消毒装置室内通气结构设置

外界→HEPA→清洁区→半污染区→污染区→HEPA→外界相关设施HEPA空气过滤器取暖、通风的空调控制系统淋浴缓冲间自动开关的门和自动控制的洗手池等基础实验室的安全操作规范（BSL-1/BSL-2）实验室必须具备可供阅读的安全操作手册，所有实验室人员必须阅读并了解在该实验室工作所面临的潜在危害，所有实验操作人员在进行实验工作之前必须经过相关培训并证明已理解所培训的内容。严禁实验人员在实验操作区域内，进行任何主动性可能接触到污染源的行为，例如吸烟、进食、化妆、摆放食物和个人物品等。严禁实验人员在实验操作区域内，进行任何被动性可能接触到污染源的行为，如裸露伤口。在进行具体实验操作时，必须完全防护措施，在防护物品不齐备的情况下，不能进入实验操作阶段。所有进入实验区域的人员必须经过批准并按照安全要求着装。在进行可能接触到血液、体液、具有潜在感染性材料和感染性动物的操作时，应有选择地戴上合适的防护手套和防护服。进行实验操作后所穿戴的防护用具，不得穿戴着离开实验室，不得与个人日常穿着衣物同柜。实验操作完已知或可能的污染物后，防护服必须消毒后清洗，手套必须消毒后摘除或抛弃，然后必须洗手。实验操作中污染的台面、器械、材料、标本和培养物，必须消毒处理。实验操作区域必须常备有效的消毒试剂，消毒使用的灭菌设备必须定期检查其有效性。实验操作中发生的意外情况必须向实验室主管人员汇报并保留书面形式的报告及处理档案。包装和运输生物材料时必须遵循国家或国际的相关规定并使用防泄漏的包装器物。在实验室的物理防护中要设置预防室内外节肢动物和啮齿动物出入的屏障。在进行有可能产生气溶胶和高浓度或大体积生物危害物质的实验操作时，必须使用生物安全柜，并使用可避免污染泄漏的实验室。每一实验室的门外或醒目位置应张贴表明危害的标记。进出实验室的人员限于实验室工作人员、后勤保障人员和动物管理人员。实验室必须制定有紧急事故处理方案及详尽的书面操作程序，实验室相关人员必须进行此类培训并证明完全掌握。基础实验室的安全操作规范（BSL-1/BSL-2）防护实验室安全操作规范(BSL-3)

防护实验室的安全操作规范包括基础实验室一、二级防护水平操作规范的全部，在它们的基础上更加严格制定出详细的规范内容，形成III级防护水平的操作规范。其操作要求有：实验室必须制定针对III级生物危害的安全防护管理办法和具体操作程序，实验室内所有工作人员必须进行完整的相关培训，并有证明其完全理解和掌握培训内容的书面报告，该书面报告需经实验室主管人员认可的签名并存档。防护区内的工作人员应掌握有关防护仪器设备的操作方法并懂得相关防护设计原理，防护区的清洁卫生应由防护实验室内部人员或经专门训练的人员来打扫，实验操作人员需证明能够胜任微生物操作技术。进入防护实验室的人员需作好充足的准备，带齐所有实验操作中需要使用的物品。进入防护实验室的人员不能佩戴首饰和携带与实验操作无关的个人物品，必须脱去日常服装换上专用防护服。如果全套防护服能够将日常服装完全覆盖严密（如穿着夏季服装时），也可以不脱去日常服装。在操作直接性感染微生物时还必须再穿戴更外层的防护装备。防护实验室安全操作规范(BSL-3)离开实验室的时候，应以最大限度避免体表皮肤接触防护服污染部位的方式脱掉，当发生已确认的或可能有的暴露污染时，所有衣物要全部消毒，如该污染来自于气溶胶，则应根据操作章程的规定进行是否淋浴的判断。感染性物质的操作必须在生物安全柜中进行，感染性物质的离心必须密闭，感染性动物的操作必须在专门的动物防护设施中进行。无法通过高压蒸汽灭菌的物品需在封闭的屏障内通过化学方式进行灭菌处理。实验室工作人员必须定期检查防护实验室的空气压力系统，确定该系统的正常运行。防护实验室必须制定有危机处理预案，当发生紧急状况时，要以工作人员身体健康和生命安全为首要目标进行应急处理。

最高防护实验室安全操作规范(BSL-4)除具前面一、二、三级防护标准的全部内容之外，四级防护水平的操作规范要求如下：必须建立紧急状况下的操作流程。进入最高防护实验室之前，必须检查防护系统和生命支持系统。进入实验室的工作人员必须完全脱掉日常服装，换上专用实验服装及相关外部装备，必须穿着四级水平的正压服并检查其完整性。在实验室工作进行时必须有预备人员在实验室外可用，以便发生紧急状况时加以协助。所有的实验操作必须在三级生物安全柜中进行。实验完毕后所有废弃物必须灭菌处理后丢弃，穿着正压服准备离开实验室的人员必须经一定时间的有效的化学品消毒淋浴，离开实验室出去后应进行身体淋浴。最高防护实验室安全操作规范(BSL-4)必须按时间和日期严格记录每一次实验室的使用内容和维护内容。实验操作的感染性物质必须放置于实验室内安全的区域，并有详细的相关