新农科背景下教学实验室生物安全HACCP管理体系构建与探索

吴华　李琰　苑丽

摘 要：高校实验室作为教学的主要场所，其生物安全管理责任重大。本研究调查、分析了新农科背景下高校动物医学实验室生物安全管理现状，确定了实验室生物安全的关键环节和重要隐患，从实验动物、实验生物材料、实验设备、实验废弃物、实验人员5个关键控制点进行研究，制订HACCP计划，探索创建与时俱进的动物医学实验室生物安全管理技术体系，旨在提高农业院校实验室安全管理能力，助推动物医学一流学科建设，也为同类高校实验室安全管理提供参考。

关键词：新农科；实验室；动物医学；生物安全；HACCP管理体系

新农科建设赋予农业院校新的历史使命，也给农业院校带来了新的挑战，对高校教育管理模式构建、实践教学与实验室建设、实驗室安全文化建设等提出了更高的要求。高校实验室是实现高水平实验教学、推动一流学科建设的重要载体，对新农科背景下培养卓越农林人才起支撑作用，因此，加快推进一流实验室建设与创新发展具有极其重要的现实意义。然而，当前农业院校实践教学与实验室建设受传统思想和理念的制约，实验室安全管理成为高校教育管理中较为薄弱、亟待优化的一个环节。

2020年，国家出台了生物安全法，这是我国首次将生物安全纳入总体国家安全观，标志着国家对生物安全问题的重视提升到一个新的高度。国内外突发的实验室生物安全事件充分说明，实验室生物安全管理是国家履行安全管理职责、保障公共卫生安全的重要环节，也是高校实验室发挥育人功能、保障教学安全有效开展的重要关口。适时建立与之配套的危害分析和关键控制点（HACCP）管理体系，能保障实验室生物安全，确保农业院校教学安全有效开展。

一、HACCP管理体系及构建背景

HACCP管理体系起源于20世纪60年代美国的食品安全管理，该体系的核心是危害分析和关键控制点，即对原材料、关键生产工序及影响产品安全的技术因素等进行分析，确定生产过程中的关键环节，建立、完善监控程序和技术标准，同时采取规范的风险防控措施。近60年来，HACCP管理体系已在国际范围内得到广泛认可和应用，目前已扩展到医院、食堂等场所和化妆品、药品、餐饮、化工、汽车、航天等高风险行业。随着新农科、新技术的不断发展，高校生物实验室也成为高风险场所。尤其是在新农科背景下，动物医学实验室承担着靶动物应用、实验动物管理、病原微生物研究、生物检材及基因工程产物保管与应用等任务，接触到人兽共患病病原微生物（如高致病性禽流感病毒、猪德尔塔冠状病毒）、研究用菌（毒）种、基因工程产物（如生物载体、病原DNA和RNA）等的概率非常大，属于高风险场所。动物医学实验室的动物与材料管理、实验教学等均属于高风险环节，采用HACCP管理体系符合安全管理理念。构建这种新的管理体系，能将预防和控制动物医学实验安全隐患的工作重心前移，有效预防实验室生物安全事件发生。

二、动物医学实验室生物安全管理对象及分析

（一）河南农业大学动物医学实验室概况

河南农业大学动物医学实验室已有近百年历史，主要承担动物医学、动物科学、兽医公共卫生、动物药学、动物检验检疫、药物制剂、动物性食品安全等专业115门课程的实验教学工作，实验教学任务繁重。河南农业大学基于该实验平台已获批国家动物免疫学国际联合研究中心、国家级实验教学示范中心、农业部动物生化与营养重点实验室和首批河南省技术创新中心等11个国家级和省部级教学科研中心；拥有动物基础实验室、动物医学实验室、标本室、预备室、药品室等22个，总面积达2200平方米，有仪器设备1430台（件），总价值超过875万元；在教育教学管理中每年还承担50多项实验室开放创新项目和8组虚拟教研室实验项目，承担“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛、动物医学本科生专业技能大赛等国家级和省部级赛事项目的实验研究和指导任务。

（二）实验室涉及的生物材料

1.实验动物

在动物医学专业日常教学中，为了达到教学效果，需要让学生借助实验动物进行生物医学知识训练，主要实验动物有大鼠、小鼠、豚鼠、兔子、鸡、蛙、猪、牛、羊、犬、猫等。由于受经费限制，学校目前常用的实验动物尤其是靶动物多从散养农户或小型养殖场收购，难以预估其是否携带潜在病原。

2.病原微生物

根据《病原微生物实验室生物安全管理条例》，病原微生物主要分为四类。其中动物医学实验室主要涉及第二类、第三类和第四类动物病原微生物，部分实验室因教学研究需要可能会接触到第二类、第三类和第四类人兽共患病病原微生物。

第二类动物病原微生物（如经典猪瘟病毒、鸡新城疫病毒、布氏杆菌等）虽较少，但也会在动物医学实验室的教学中用到；第三类动物病原微生物（如低致病性流感病毒、伪狂犬病病毒、结核分支杆菌、致病性大肠杆菌、沙门氏菌等）在动物医学实验室中比较常见；第四类动物病原微生物是指危险性小、致病力低、实验室感染概率小的兽用生物制品，生产疫苗用到的各种弱毒病原微生物，以及不属于第一类、第二类、第三类的各种低毒力病原微生物等，它们在动物医学实验室中最为常见。

近年，动物病原微生物从脊椎动物跨宿主传播至人的案例屡见不鲜。例如，流感可从鸡、猪等病原变异而对人具有感染性，SARS病毒溯源自果子狸、貉等野生动物。2021年，有报道称美国学者发现猪德尔塔冠状病毒跨宿主传播至海地儿童，同年也有报道称中国学者发现4名生猪产业从业人员感染猪伪狂犬病病毒。这些高危病原跨宿主传播的案例说明，动物源疫病亦会对人类公共卫生安全和生物安全构成极大威胁。故动物医学实验室中涉及的不同类动物及人医临床病原微生物均属于需加强管理的高风险生物安全暴露点。

3.基因工程技术与新生物材料

动物医学实验室作为一流学科建设中重要的科研、教学支撑平台，在日常教学过程中最常用到基因工程技术和材料，不可避免地存在一定安全隐患。例如，基因编辑技术中最常采用的载体——质粒，由于能够自主复制，且部分具有结合转移能力，所携带的耐药基因、毒力基因甚至一些功能未知的基因具备快速传播的风险，具有相当大的安全隐患。在研究基因作用机制过程中构建的携带mcr-like、tetX4、txtX6、vanG、ndm、cfr等基因的质粒一旦传播至临床，将突破抗菌药物的最后一道防线，给相关疾病治疗带来巨大压力。另外，基因工程技术中的病毒遗传物质如DNA、RNA片段或其富集物亦具有一定的传染性。

动物医学实验室在新型生物制剂教学研究中会用到一些新纳米材料（如纳米氧化铝、mRNA纳米疫苗）。纳米材料作为新型生物材料，近年亦被报道具有促进质粒介导多重耐药基因的跨种属传播能力，如管理不善同样会给实验室生物安全带来较大隐患。

（三）实验室研究与操作

动物医学实验室主要涉及实验动物解剖、患病动物体内外采样、病原微生物分离纯化、微生物耐药性及毒力分析、全基因组分析、琼脂糖凝胶电泳分析、动物染毒或攻毒实验、PCR及qPCR技术和western blot、实验生物废料处理、动物无痛无害化处理等。需要引起重视的关键环节是实验废弃物的无害化处理。废弃物种类繁多、成分复杂，包含实验后产生的废弃菌液或材料、载体类实验剩余的耐药质粒和病原核酸等。此外，染毒或感染性实验动物、靶动物尸体或器官也是重要风险因素之一。

综上可知，动物医学实验室存在的关键生物安全隐患主要與实验动物、受试靶动物、病原微生物及其代谢物或提取物、实验废料处理、实验动物无害化处理有关。

三、基于动物医学实验室的安全分析及HACCP计划制订

结合动物医学实验室特殊的实验室生物材料及教学研究的高危险性，课题组成员依据HACCP管理体系的核心原理认真研讨了危害分析与评价，确定实验动物、实验生物材料、实验设备、实验废弃物、实验人员5个关键控制点。

（一）实验动物

动物医学实验室可以从具有相关资质的实验动物研究中心引入SPF级或标准化清洁级实验动物，如无法做到，则需对实验动物进行隔离饲养观察和特异性病原检测，在确保无人兽共患病病原的情况下方可用于动物实验教学。同时，还要建立健全的实验动物保障体系。

（二）实验生物材料

在进行细菌增殖培养、药物敏感性实验等与微生物有关的实验时，要严格筛选实验对象，必要时可提前进行小鼠攻毒实验，以确保生物安全。要严格管控存在生物安全风险的生物材料，禁止将其用于教学实验。

（三）实验设备

实验过程中相关防护设备同样不容小觑。要建立生物安全柜、超净工作台、高速离心机、超低温冰箱、蒸汽高压灭菌锅的一级安全防护系统使用规程。对容易接触到高风险生物材料的仪器，要建立安全实验操作规程及无菌、无毒处理操作规程，并对使用仪器的师生进行培训。

（四）实验废弃物

生物类实验室产生的废弃物种类繁多、成分复杂，包含实验后产生的废弃菌液或材料、生物实验中剩余的废液等，其中不乏传染性病原或有潜在危险的生物制品。此外，感染性动物实验尸体或器官也存在潜在的安全风险。此类教学实验完成后，应由具有相关知识背景的人员统一进行高压灭菌，根据废弃物的种类进行回收或无害化处理，做到专人专项专责。

（五）实验人员

个人防护是最后一道也是最关键的一道防线。在当前的实验教学中，教学对象存在生物安全相关知识储备不足的问题，表现为自我保护能力和意识较差，无菌无毒观念不强，在进行实验时忘记穿工作服或不戴手套、口罩，将穿过的工作服带出实验室，更有甚者在实验室进食。这些与生物安全相悖的主观行为加大了生物安全风险。因此，教学对象在实验前应接受严格的实验室生物安全知识培训，确保理解实验室安全的意义并采取必要的保护措施，严格做好一级防护，确保自身不受实验对象的侵染。同时，严格遵守标准化作业及操作规程、重要实验仪器使用程序，把生物安全防控落实到个人实际行动中。

四、动物医学实验室HACCP管理体系生物安全管理实践

为有效实施HACCP计划，河南农业大学动物医学实验室采取了一些措施。一是成立HACCP工作小组。由动物医学院院长担任组长，主管教学副院长担任副组长，动物医学中心实验室主任、动物医学学科负责人、实验室管理员为HACCP工作小组主要成员，全面负责动物医学实验室的安全管理工作。二是实施网格化管理。将动物医学实验室的安全管理落到实处，所有环节落实到人。严格把控关键限值，落实监控人员，明确监控对象，保证监控记录完整并随时可查。三是建立周会制度。管理人员对新农科背景下动物医学实验室可能存在的生物安全风险点、管理可能存在的漏洞提出建议和反馈，HACCP工作小组发现问题后及时纠偏整改，围绕5个关键控制点完善安全管理制度。四是加强核心点管控。基于HACCP理念，对于易接触到高致病性病原微生物的实验室，提升管理级别，做到副组长垂直管理，中心实验室主任负责，重点监督实验操作规程、实验动物及生物材料无害化处理、实验人员生物安全意识等。

五、实施效果

课程组依据HACCP理念具体分析了动物医学教学实验中的重要危害环节，明确了关键控制点，并建立了完备的监管体系，对潜在危险进行防范。当前，河南农业大学动物医学实验室的生物安全管理工作有抓手，管控有力度，纠偏有依据，在助推动物医学一流学科建设中持续发力。

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责编：瀚 海

基金项目：2021年河南省高校实验室研究项目（编号：ULAHN202109）；河南省教育科学“十四五”规划2021年度课题（编号：2021YB0049）；2022年河南省社会科学规划项目（编号：2022ZT69）

作者简介：吴华（1974— ），女，河南农业大学动物医学院副教授，研究方向为兽医生物技术与实验室安全管理；李琰（1974— ），女，河南农业大学生命科学学院实验师，研究方向为生物实验技术与实验室安全管理；苑丽（1973— ），女，河南农业大学动物医学院教授，研究方向为兽医生物技术与药理毒理学实验室管理。