生物安全下病原生物学实验的改革和实践

朱钰

摘 要：目前，国内高校已经认识到实验室生物安全教育的重要性，并进行了一系列探索，但仍存在不少弊端。高校病原生物学实验室需在确保生物安全下，努力提高学生综合能力，适应新形势下对病原生物学的要求。针对目前大多数高校的情况，可通过优化课程设置，改变教学方法，改进实验教学手段，加强病原生物学实验室工作人员生物安全培训和实验室硬件建设，并将生物安全教育贯彻到学生实验教学的各个环节，为学生创造了一个高质量、高标准的实验教学环境。

关键词：生物安全;病原生物实验;能力;课程改革

一、引言

生物安全通常是指对生物危害的检测、评价、监测、防范和治理的科学技术体系。自进入21世纪以来，全球所面临的病原生物威胁不断增加。這一方面同人类与大自然的接触增多有关，另一方面也同高等级生物安全实验室事故频发有关。无论是2003年或是2004年的SARS实验室感染事件，还是2010年东北农业大学27名学生感染布鲁氏菌，都表明高校病原生物学实验室是一块应当加强管理的“保留地”[1-3]。我国虽然于2002年颁布了《微生物和生物医学实验室生物安全通用准则》，对相关病原生物实验室的生物安全作了相关规定，且SARS流行后，又先后及时颁布了《病原微生物实验室生物安全管理条例》和《实验室生物安全通用要求》等一系列法律法规;2018年国务院再次对《病原微生物实验室生物安全管理条例》进行了修订，强化了对实验室安全等级的要求。但由于历史原因，我国人民对生物安全的整体了解和认识明显弱于西方国家。

高校病原生物学实验室主要承担着医学微生物和人体寄生虫两门课程的实验教学，全面且先进的病原生物学实验课是帮助学生提高综合临床能力的重要途径。伴随高校教学内容和研究种类、领域的不断扩大，高校扩招、学生人数越来越多，高校病原生物学实验室的生物安全问题逐渐暴露出来。而病原生物学实验课的性质，又决定了进入实验室的教师和学生，都会不同程度地接触到病原体。如何在目前有限的条件下，既有效地预防、控制和消除可能发生的生物安全隐患，促进学生对生物安全的认识，保护参与者的身体健康和生命安全，又保障正常教学秩序的开展和学生实验技能的提升。结合重庆医科大学病原生物学实验室的实际，通过优化课程设置，改变教学方法，改进实验教学手段，针对性的制订安全制度，为保障学生高质量、高标准的完成实验教学提供了实践。

二、当前我国病原生物学实验室的现状

硬件落后是当前我国病原生物学实验室的现状。我国虽然早在2004年就公布了《生物安全实验室建筑技术规范》，但由于历史原因，我国大多数高校的病原生物学实验室基本上都没有严格执行此标准，所以大多数高校病原生物学实验室的防护标准基本为BLA-1，甚至更低[4]。而目前国内大多数高校病原生物学实验室，实验教学中普遍使用的大肠杆菌、金黄色葡萄菌、化脓链球菌、毛霉等菌种在原卫生部公布的《人间传染的病原微生物名录》中都属于危害程度第三类，要求在进行大量实验活动操作时使用BLS-2实验室[5]。如果严格执行这一规定，将使大多数高校病原生物实验室的正常教学工作难以开展，而高校无论是在原有建筑物内进行改建BLS-2实验室或新建BLS-2实验室，都需要投入较大的资金，这可能导致许多高校直接减少学时，继而降低了培养目标。

生物安全制度管理、执行不严。虽然国务院早在2004年就公布了《病原微生物实验室生物安全管理条例》，高校病原生物实验室也陆续上墙公布，但在具体的执行中多流于形式。普遍存在“四个不到位”，即管理部门对高校监控不到位，高校自身对学生的生物安全教育不到位，实验教师要求不到位，学生自身认识不到位。学生在实验室中随便走动、吃东西，不穿实验服，刚接触过细菌试管就直接接打电话、直接用带手套的手触摸电脑、手机等现象常有发生。2010年东北农业大学学生感染布鲁氏菌就是如此，学生上午解剖，下午观察，全程无消毒、无防护。同时，由于微生物培养简单，上手比较容易，导致高校一些没有微生物背景的人也较易跨界参与其研究，因对生物安全的重要性及危险性认识不足，操作上的不规范，同样带来了巨大的生物安全隐患。而国务院所公布的《人间传染的病原微生物名录》中更是缺少对一些重要人兽共患寄生虫的监控。所以高校中一些非病原生物专业人员的跨界研究和人兽共患寄生虫的研究正在成为另一个新的生物安全隐患。

三、生物安全下病原生物学实验的改革和实践

（一）基于生物安全下的实验教学大纲和内容设置

目前，大多数院校的病原生物学实验内容包括医学微生物和人体寄生虫两部分。例如，人体寄生虫实验分为线虫、吸虫、绦虫等，医学微生物实验分为细菌、真菌、病毒，一些教学内容已经跟不上生物安全的要求。为此，重庆医科大学首先将病原生物学实验室和免疫学实验室进行整合，成立了病原生物学及免疫学实验室。通过从新梳理实验大纲，清查出学生实验过程需要操作的病原体项目有14项，实验技术人员和老师需要接触病原体的项目24项。随后在实验教学内容上以实验材料为主线将病原生物和免疫实验按血液、粪便、组织、尿液、动物等进行分类，对病原生物学和免疫学实验内容中涉及生物安全的内容从新进行了编排和设置。例如，细菌实验中革兰染色菌种和方法的选择，肠道杆菌中生化反应菌种的选择等。明确了人体寄生虫实验中学生自己制作囊蚴玻片的实验流程和动物来源、尸体处理等细节;改变了病毒实验中所需要的病毒种类和方法。最大限度从实验大纲、内容和技术方法上保证教师和学生的生物安全。

（二）基于生物安全下的创新性教学方法和手段的应用

如果把实验大纲和实验内容比喻为实验课的血和肉，那么创新性教学方法就是赋予这些血和肉有灵性的魂。为保证学生在高致病性微生物带来的生物安全问题下，仍然获得相关能力，并能不断提高相关能力和技巧，我校同时还在教学方法和手段上进行许多创新和改革。在参考国内外优秀教学方法的基础上，一方面充分利用实验室原有的设备，如病理标本展示柜、宿主展示柜向学生讲解、宣传生物安全;另一方面又组织教师对一些强致病病原体进行微课录制，推送给学生，帮助学生掌握相关知识;同时还与公司合作制作了革兰染色、血液标本、粪便标本检查等虚拟实验和VR实验。借助高科技手段替代高风险生物安全的操作。这些借助操作视频、微课、慕课、虚拟网络实验等的新型实验教学方法，不但利于帮助学生反复熟悉并掌握相关的知识，还保障了学生的安全。

“纸上得来终觉浅”，如果一味的利用视频或虚拟实验，一方面会降低学生的学习兴趣，另一方面也不利于学生动手能力的培养。适当、足量的实践操作不仅可以增加学生的动手能力，还可以增强学生的生物安全意识。为保证学生有足够的操作，针对病原生物实验中所涉及的生物安全菌种，一方面寻找安全生物制品进行替代，另一方面积极进行仿真替代。例如，我们先后制作了相关高致病细菌的生化仿真塑胶的培养物;通过实验室模拟配置安全生物“标本”替代“临床标本”;通过实验室和学生寝室微生物测定模拟生物安全事故等。经过这样精心准备的实验内容和教学，即加强了学生对生物安全的认识，又使学生得到了足够的训练，在保证生物安全的基础上，很好地完成了实践教学。

（三）基于生物安全下的硬件配套和管理组织体系

改变教学方法、创新实验教学手段仅是避免发生实验室生物安全事故的方法之一，而不是唯一。不断创造条件提高病原生物学实验室的硬件设施和管理不但是其自身学科发展的需要，同时也是国家高等教育发展的需要。为此，借助重庆医科大学对本科教学的改革发力，我们逐步对涉及生物安全的实验室进行了不同程度的改造，在實验室内安置了洗眼器、高压消毒器、紫外灯、生物安全柜等必要安全设施，并积极进行生物安全水平二级（BSL-2）实验室的申请和建设。通过学校对教学改革的大力推进，实验教学的硬件得到了大幅提升，为本科学生实验课的顺利进行提供了良好的生物安全教学环境。好的硬件设施，还需要好的管理来保障。因此，重庆医科大学从上至下制定了严格的生物安全管理体系;要求定期对相关教师进行生物安全培训，同时实验室制定了相关生物安全管理制度，对菌种保管室、接种室严格实行凭卡出入登记，实验过程中严格执行《菌种移交登记册》《菌种注销登记册》记录，并定期对实验技术人员和实验指导老师进行生物安全考核。为保障在教学过程中始终贯穿生物安全，帮助学生树立生物安全意识，实验室一方面对常见问题制定了针对性较强的病原生物学及免疫学实验室学生实验守则，要求实验指导老师在第一堂实验课前进行详细讲解，并通过视频让学生认识到生物安全对个人、学校及国家的重要性;另一方面还通过在不同病原生物实验过程中多次反复强调生物安全，将生物安全基本原理，气流与屏障建立，污染锐器、感染动物和泄漏处置，生物安全柜操作等生物安全技能融入具体实验中，确保学生对生物安全建立起敬畏之心。

四、结语

伴随人类对自然探索的增多和相关生物技术的发展，21世纪的全球已经将生物安全问题列入影响国家经济发展、政治稳定的重大问题。高校病原生物学实验室是培养学生实践能力的重要场所，同时也是生物安全隐患多的地方。高校病原生物学实验室如何在保证不断发展创新的同时，保障生物安全建设同步进行，避免生物安全事故的发生已经成为全球重点关注的问题。历史的原因使我国高校病原生物学实验室的硬件配套落后，但是这不能成为我们放松生物安全的理由，更不能依靠“等，要”来进行硬件建设。高校病原生物学实验室的生物安全问题，也绝不是简单靠硬件和管理的建设，就能一劳永逸的。高校病原生物学实验室的生物安全是一项长期和持续的工作。实践表明，只有通过教学内容、方法、硬件、管理全面的建设，才能保证学生在获得全面培养的同时，也对生物安全建立起敬畏之心。

参考文献：

[1]刘慧玲，杨世平，温崇庆，等.高校微生物学实验室安全的关键控制点分析[J].实验技术与管理，2012（11）.

[2]郭中敏，包慧敏，邓新燕，等.浅谈高校实验动物生物安全管理与防范[J].热带医学杂志，2016（3）.

[3]吕岫华，刘伟，刘巧丽，等.病原生物学实验室生物安全[J].实验室研究与探索，2012（10）.

[4]秦锋，黄强，袁久哄.浅析高校实验室生物安全事件的原因与管理对策[J].实验室研究与探索，2017（8）.

[5]宋志刚，刘芳，任晓楠，等.实验动物从业人员环境健康安全管理体系中生物安全培训的重要性[J].中国比较医学杂志，2018（8）.