美国高等级生物安全实验室人员培训体系及其启示

夏 菡， 黄 弋， 马海霞， 宋冬林， 袁志明

(中国科学院 武汉病毒研究所，武汉 430071)

0 引 言

20世纪80年代以来，全球新发和再发烈性传染病不断出现，如严重急性呼吸综合症，又称非典型性肺炎(Severe Acute Respiratory Syndromes， SARS)、高致病性禽流感(Highly pathogenic avian influenza)、中东呼吸综合症(Middle East Respiratory Syndrome，MERS)和埃博拉出血热(Ebola Virus Disease，EVD)等，其中2014～2016年西非地区埃博拉大爆发共造成1万多人死亡。它们给人类健康与生命安全带来严重威胁，因此当前世界各国均高度重视对烈性传染病的研究及防控[1-2]。为保护从事危险病原微生物研究的工作人员和公众的健康，并防止其通过实验室向外环境扩散，危险病原微生物操作相关的活动需要在高级别生物安全实验室(High-containment laboratory)进行，即根据处理对象的危险等级不同须在生物安全三级(Biosafety level 3，BSL-3)或四级(Biosafety level 4，BSL-4)实验室中进行。随着国际生物安全形势日趋复杂多变，我国战略性新兴产业蓬勃发展，我国拥有的高级别生物安全实验室的数量将大大增加。国家发展和改革委员会、科学技术部于2016年11月发布了我国《高级别生物安全实验室体系建设规划(2016～2025年)》[3]，对我国高等级生物安全实验室的建设进行了整体规划和布局，致力于2025年建成5～7个生物安全四级实验室，并实现每个省至少设有1个生物安全三级实验室的目标。实验室的标准化管理以及实验操作人员标准化、规范化的操作是防止实验室安全事故发生的前提，而全面和完善的生物安全培训体系是有效防止实验室事故发生并确保实验室安全、稳定、高效运行的必要条件和重要保障[4-5]。但是，由于我国高级别生物安全实验室起步和建设较晚，运行时间不长，在实验室生物安全人员培训方面经验较欠缺，如存在重理论轻实践、重过程轻评估、培训师资不足和培训标准参差不齐等问题，亟需进一步完善和提高[6-9]。相比之下，美国拥有数十年的高等级生物安全实验室的建设、发展和运行的历史，在人员标准化培训方面积累了一定的经验并初步形成了比较完善的培训体系，他们的经验和做法对我国高级别生物安全实验室人员培训体系的建立和完善具有一定的借鉴意义。

笔者在美国德州大学医学分部(University of Texas Medical Branch，UTMB)国际生物安全培训中心(International Biosafety Training Center，IBTC)(https://www.utmb.edu/biosafetytraining/home)接受全面的高等级生物安全培训期间，较深入地了解了美国高等级生物安全实验室人员培训制度和流程，现对美国高等级生物安全实验室人员培训体系和运行机制进行简要的介绍，同时谈谈其对我国高等级生物安全实验室人员培训工作方面的启示。

1 培训体系简介

人员培训通常由单位负责环境与健康的部门(Environmental Health and Safety Office，EHS)承担，配备专职的、具备高等级生物安全培训资质的人员，开展不同级别和类型的生物安全理论和实践培训。培训内容涉及生物安全相关的法律和规范、实验设施设备、标准操作流程和意外事件应急处置程序。此外，科研项目负责人(Principal Investigator，PI)结合其研究工作、涉及的病原微生物以及所需使用的特殊仪器对人员进行专门培训。培训对象包括固定的教职员工、博士后、学生和访问人员等，其工作类型主要分为两类：科研与技术人员(从事科研活动)，支撑人员(从事动物饲养和处理，实验设施、设备运行维护活动等)。培训的目的是传授生物安全知识、增强实验室人员的操作技能、培养生物安全责任意识、严格实施标准化操作程序、减少个人意外或危险行为并确保生物安全实验室的安全有效运行。培训对象必须经过培训并考核通过后才能在具备经验的高级职员的监督和指导下进入实验室工作，工作一段时间并考核合格才可独立开展工作， 并接受监督和继续教育培训[10-15]。

2 培训核心内容

人员培训包括以下核心内容：① 生物安全和生物防护的基本原则(Fundamental principles of biosafety and biocontainment)，目标为掌握括生物安全级别的分类、生物安全实验室的建筑设计和设施设备；② 个人防护设备(Personal Protective Equipment，PPE)，目标为掌握PPE的选择和和正确使用，如呼吸适应性测试、PPE的完整性检查、正确穿脱防护服、手套、防护镜或呼吸罩等；③ 实验室仪器设备的使用(Proper care and use of laborotory safety equipment)， 目标为掌握实验室常用仪器设备如生物安全柜、离心机、培养箱、显微镜等的正确使用和操作，避免仪器使用过程中气溶胶的产生；④ 实验室应急程序(Emergency responses and biological exposures)，目标为了解实验室使用的病原及其危害和风险，掌握意外暴露或其他伤害事故的报告和处置程序；⑤ 实验室常规操作(General laboratory practices)，目标为掌握实验室进出、废弃物处理、消毒和灭菌、锐器的使用、运输和转移病原微生物、安全和警报设施等常规操作程序；⑥ 生物安全法律法规(Biosafety regulars and laws)，掌握国家或地方性的生物安全法律法规以及实验室及其所属单位的制度和规程；⑦ 生物安保(Biosecurity)，目标为了解生物安保、控制和管理措施，防止实验室有重要价值的生物材料非授权获取、遗失、被盗、滥用、转移或蓄意散播；⑧ 实验动物生物安全(Animal biosafety)，针对需要进行动物活体操作的人员，目标为了解操作感染动物的潜在危险，掌握锐器的使用和处置、动物的饲养、笼具更换、解剖、粪便消毒、尸体处置和动物福利；⑨ 生物安全四级实验室设施和特殊规定(BSL-4 facility and special rules)，针对需要进入生物安全四级实验室工作的人员，目标为了解生物安全四级实验室的建筑设计，掌握实验室的进出程序、正压防护服的的使用和维护、化学消毒淋浴系统使用、实验室内的通信、识别实验室正常和异常的参数和紧急情况的处理等。

3 培训流程

人员培训流程可分为6个阶段(见图1)：培训前评估(Pre-assessment)、 理论培训(Theoretical class)、实践培训(Hands-on practicum)、在职培训(Mentor training)、培训后评估与资格认证(Post-assessment and qualification)和继续教育培训(Ongoing training)。

图1 美国高等级生物安全实验室人员培训流程

3.1 培训前评估

培训申请人填写申请培训相关的表格，并由其主管或PI审核签字后将申请表格提交至EHS。随后EHS将对申请人进行背景调查、医学健康评估，并依据申请人计划从事的活动类型确定其应参加培训的等级。原则上申请参加生物安全三级培训的人员必须具备生物安全二级实验室的工作经验，申请参加生物安全四级培训的人员必须具备生物安全三级实验室的工作经验；此外，申请人还需要完成理论知识和实践操作测评，用于评估申请人是否已具备相应的生物安全知识。申请人通过以上资格审查和评估后，由实验室主任对其申请进行最终审核，获得批准和授权后方可启动正式培训。

3.2 理论培训

理论培训的目的是帮助培训对象掌握三级或四级危险度病原的安全操作与实验室系统的基础知识，该阶段采用课堂教学方式。课程内容涉及生物安全和生物防护的基本原则；保护实验室人员的初级防护屏障和保护实验室外部环境的实验室次级屏障；实验室使用的病原的主要危害和防止意外事故的安全措施；生物安全法律法规和生物安保等；此外，对于需要操作感染动物的受训对象，课程还需增加动物生物安全的课程，如动物处理、辅助防护设备、特殊动物设备、动物粪便和尸体的处理等。

3.3 实践培训

实践培训是对人员进行实验室相关的综合指导，包括所有标准操作流程的全面回顾及系统理解，掌握实验室的所有安全程序，包括实验室警报和意外突发事件的应急处置，以及生物安全柜、个人防护设备、灭菌器等关键设备的使用等，通过动手操作训练，加强并实现所学课程理论的实践化。为了保证培训过程的安全，该阶段通常在专门用于培训的模拟实验室(Mock laboratory)中进行，为提高培训效果多采用小班或一对一教学方式，由专职培训讲师全程示范并指导受训人员对实验室标准操作程序进行练习，直到受训对象能正确掌握相应的标准操作程序。

3.4 在职培训

在培训对象已熟知所有三级或四级生物安全实验室的安全操作流程的基础上，由PI或其他具备资质且经验丰富的三级或四级实验室工作人员(Mentor)对培训对象提供在职指导。该阶段在真实的高等级生物安全实验室环境中进行，用于帮助受训人员进一步了解和掌握实验室的环境设施以及各种正确的操作程序。具体内容包括：实验室的功能分区、实验室进出程序、生物安全柜或手套箱的使用、烈性病原体储藏、使用与转运以及消毒灭菌程序等。此外，对于生物安全四级的培训，还包括正压防护服的使用和检测、化学淋浴程序、实验室内人员沟通交流、处理各种紧急状况如实验室呼吸空气报警、化学淋浴自动程序无法开启和防护服破损等。

3.5 培训后评估与资格认证

与培训前评估类似，培训后评估包括书面理论考试和实际操作技能考核。培训对象完成并通过最终评估后，经过实验室主任的审核即可进入在职培训阶段。再经过相应的实验室进出次数和工作时间的积累及评估后，达到相应的要求即可获得独立工作的资格。例如，在UTMB对于从事科研工作的人员生物安全三级实验室的独立准入资格最少需要累计20 h的在职培训，生物安全四级实验室的独立准入资格除了累计100 h的在职培训外，还需要进出实验室至少40次。在获得准入资格后，如果发生违反生物安全操作规范的行为，依据行为的严重程度，实验室主任可暂时或永久吊销其实验室准入资格。

3.6 继续教育培训

对于已有实验室准入资格的工作人员，如果发生违反生物安全操作规范的行为，需要接受相应的继续教育培训；此外，每年需开展1或2次继续培训教育确保工作人员能掌握实验室不断更新的规定和要求。

4 启 示

美国高等级生物安全实验室人员培训体系给我们的启示有以下几点：① 生物安全意识，美国在生物安全培训过程中极其注重生物安全意识的建立，永远将生物安全放在工作的第一位，让培训对象能够将这种观念意识带到自己今后的工作中去，而目前在我国，实验室操作人员生物安全意识较薄弱，在培训过程中对生物安全重要性的强调不足；② 专业的生物安全培训讲师，美国的生物安全培训机构配备有数量充足的专职生物安全培训讲师专职做培训工作，培训讲师必须具备生物学或医学背景，从事过病原微生物实验室工作，并具备3～5年生物安全领域的工作经验等，我国目前在这方面还是明显欠缺的；③ 完善的培训设施，为了确保实践阶段的培训效果和安全，建立了与高等级生物安全实验室一致的模拟实验室专门用于人员培训，我国目前还没有专门用于培训的高级别生物安全模拟实验室；④ 严格和全面的培训制度，任何需要进入高级别生物安全实验室工作的人员都必须经过评估、审核、并参加相应等级的生物安全理论知识及实践操作培训，通过考核评估并获得准入资格后方能进入实验室开展工作，我国目前还没有一个系统和全面的培训、考核及评估的制度；⑤ 注重培训实效，美国的生物安全培训过程中实践培训和在职培训所占比重远大于理论培训，我国目前大多数情况下，培训内容设置过多注重理论课程及其考核，对实践和在职培训的力度存在不足，且在实践培训中很少能做到一对一的示范和指导，导致培训效果不佳，受训人员对所学的生物安全相关知识不能切实运用到实际工作中；⑥ 有效的监督和再培训机制，美国的高等级生物安全实验室具有有效的培训后监督和再培训机制，人员获得准入资格后如果发生违反相关生物安全操作规范的行为，视情节严重程度其资格可能会被暂停或吊销，需要接受再培训和考核获得新的准入资格，此外，他们会定期开展继续教育培训帮助工作人员进行知识更新，但是我国类似的继续教育培训及监督机制仍不完善。

今后，随着我国高级别生物安全实验室的运行和经验的积累，应该全面提高和完善生物安全实验室人

员培训体系，如培养专业化的从事生物安全培训的人才队伍、加强人员实践和在职培训的力度、建立用于培训的高级别生物安全模拟实验室、建立和完善有效的考核评估、监督和再教育机制并严格执行，使受训人员经过培训后能正确树立生物安全意识，真正将学到的生物安全理论知识应用到实际操作，最大限度的降低实验室安全事故发生，保障实验室生物安全。