9、实验动物与动物实验的生物安全

实验动物与动物实验的生物安全第一节生物安全概述一、生物技术、生物危害和生物安全生物技术：一切利用有机体的操作技术都可称为生物技术，其中，现代生物技术是以基因工程为核心，综合利用现代生物学、化学和工程学的手段，直接或间接地利用生物体、生命体系和生命活动过程生产有用物质的一门高级应用技术科学。转基因实验动物的育成是现代生物技术在实验动物领域的成功运用。生物危害：是指包括病毒、细菌、真菌、原虫、昆虫和其他有害动植物等在内的生物因素对人类及其生存环境的危害。生物因素广泛存在于环境和各种生物体内，具有强大的变异能力以适应环境，例如产生抗药性的细菌、昆虫和鼠类等。人类有意识地使用现代生物技术进行科研和生产时，也可能产生以目前的科技知识水平无法预见的后果，从而危害人类健康、破坏生态平衡、污染自然环境等。生物安全：狭义的生物安全是指防范由现代生物技术的开发和应用(主要是转基因技术)所产生的负面影响，即对生物多样性、生态环境和人体健康可能构成的危险或潜在风险。广义的生物安全包括更广泛的内容，大致分为3方面：①人类的健康安全；②人类赖以生存的农业生物的安全；③与人类生活息息相关的生物多样性即环境生物安全。生物安全技术涉及生物资源保护、劳动保护、环境保护和医药食品等方面，主要解决生物技术从研究、开发、生产到实际应用整个过程中的安全性问题，使危害性降低到可以接受的程度，以保障人类的健康和环境的安全。二、生物安全的基本内容(一)生物安全原理生物安全的原理包括生物安全分级和生物安全屏障两方面。生物安全分级是对生物危害进行正确评估的依据，生物安全屏障则是对生物危害进行有效遏制的方法。生物安全的最终目的，就是通过正确的评估和适当的防范，在保障人类健康和环境安全的同时，推动生物技术的发展，使之为人类创造最大利益。(二)病原微生物危害性的分级在应用实验动物开展生物医学研究时，工作人员面对的主要生物危害是来自动物或实验室的各类病原微生物。按照病原微生物对人或动物致病性的强度进行分类，既是生物安全评估的依据，也是制定生物危害防制对策的根据。世界卫生组织(WHO)对感染性微生物的危害程度分级(三)生物安全等级BSL-1：非已知会导致疾病的物质。BSL-2：与人类疾病相关的物质。BSL-3：与人类疾病相关并且与气溶胶传播潜力有关的本地的外来的物质。BSL-4：危险的/外来的具有生命威胁特征的物质。（四）生物安全实验室的分级一级：对人体和环境危害较低，不会引发健康成人疾病。二级：对人体和环境有中等危害或具有潜在危险的致病因子。三级：主要通过呼吸途径使人传染上严重的甚至是致命疾病的致病因子。通常有预防治疗措施。四级：对人体有高度危险性，通过气溶胶途径传播或传播途径不明的微生物。尚无预防治疗措施。（五）为何要讲生物安全防护不注意安全和容易导致意外事故针刺伤（穿刺）碎玻璃刺伤（不穿鞋，刺伤手）载玻片割伤（显微镜下计数细胞）溅入口腔，溅入眼睛（分装/冻存样品）离心管破裂，滑倒跌伤，酒精灯损坏负压泵接管损伤，过滤分装毒种过程(六)生物安全实验室的安全防护：1、对实验者2、对他人3、对周围环境4、对样品（七）发生事故后可以造成严重危害1、安全事故受伤者感染发病死亡2、受伤人员的生活及工作环境压力3、工作队伍的稳定性降低三、在实验动物和动物实验研究中引入生物安全的必要性1、动物实验动物是医学生物学实验研究的第1要素。使用微生物学质量不合格的动物，常常会引入各类人兽共患病和动物烈性传染病的病原体，从而在繁育和实验中通过各种途径感染工作人员和其他动物。在使用野生动物的研究中，一些野生动物携带对其自身不致病，但对人却有致命危害的病原微生物，如来源于灵长类和啮齿类野生动物的埃博拉(Ebola)病毒，由于人类对这些微生物所知甚少，故而缺乏有效的防范手段，容易导致严重的感染事故。2、设施设备设施和设备是医学生物学实验研究的第2要素。没有与实验动物生产和实验研究的要求相适应的设施，污染就会扩散。对设施设备的使用不当、维护和检查不力等也是导致生物危害因素泄漏的重要原因。3、操作由不当操作引发的生物危害具有一定隐蔽性，其后果可能在相当长一段时间后才显露出来，故此难以追查当时究竟是谁、什么样的操作引发了事故。在实际工作中，由于危害因素的蓄积和表达需要一定时间，因此与短期实验研究(几天或几周)相比，长期的实验(数月以上)或连续的动物繁殖生产过程中这类问题较多发生。4、基因安全随着现代生物技术的发展，在基因水平开展对实验动物及动物实验的研究方兴未艾，转基因和克隆动物的相继问世使“基因安全”随之成为新的生物安全问题，由于人类对基因工程技术的使用与控制尚不成熟，对基因工程产物的认识受到现有科学技术水平的限制，这些新技术、新物种的潜在危害，陛仍需经过一定的时间才能被人们意识到。如若对这些新技术、新物种控制不当，极可能造成对现有生态和遗传平衡的破坏，进而给人类的生存带来无法估计的严重影响。所以，在进行实验动物及动物实验研究，尤其是运用各项新技术、新方法时，必须充分认识其中可能存在的危害性，牢固树立生物安全的概念，采取切实有效的措施进行防范，从而确保研究的顺利开展和保护人类、物种及环境的安全。第二节实验动物和动物实验研究中的生物危害一、对实验动物工作者个人的危害实验动物和动物实验研究中对个人的生物危害主要表现为各种人兽共患病及实验性病原体的感染和传播。由于饲喂、换笼及各类实验操作需要与动物密切接触，从事动物实验和动物饲育的人员成为这类危害的首要受害者，其中，动物实验人员因为有更多机会接触实验状态下的非健康动物，受到感染的概率高于动物饲育人员，感染的严重程度则受到病原体的量、对人体的致病性和感染途径三个方面因素的影响。(一)人兽共患病(二)实验性病原体(三)引起感染的途径1、经呼吸道感染2、经口感染3、创伤及黏膜接触感染4、昆虫媒介二、对实验动物的危害实验动物感染人兽共患病或动物传染病后，可引起非特异性死亡，或干扰实验结果，动物烈性传染病还会导致大批动物死亡，造成严重后果。实验动物繁育及动物实验设施设备的不适当和管理不善、防范不力，常导致实验动物受到外界环境中病原体的污染，如开放系统中饲养的动物常常因诸如野猫、野鼠及昆虫等的进入而遭外来病原感染或发生交叉感染，引起疾病和死亡。这样的情况在管理不善的屏障系统中同样会发生。对不同实验的动物管理混乱，隔离不当，或感染动物逃逸等也会导致动物间的交叉感染。在诸多因素中，人是实验室污染的最大来源，人的皮肤、黏膜等处经常存在很多微生物。此外，患皮肤病或呼吸道疾病的工作人员在操作时，也会将病原体传染给实验动物。其他因素如饲育密度过高、环境控制不达标、实验操作等也会直接或间接引发生物危害。三、对实验动物设施周边环境的危害实验动物设施内的危害因素向外扩散，就会引起设施周边环境的污染，甚至导致这些区域的生物灾害，引发社会安全问题。对环境的危害多来自动物饲育和实验中的“三废”，即污染的空气、动物尸体、污染垫料、注射器、手套、污水等。除了对“三废”的处理不当外，有些扩散是人为的，如将混有动物排泄物的垫料作为肥料用于生产农作物，或用动物尸体饲喂宠物。此外，管理疏漏导致实验动物的逃逸，或实验动物未经完全处死即弃置，待其苏醒后逃逸，亦可将实验室内的病原或有害物质散布到外界。四、克隆及转基因动物的潜在生物危害克隆动物和转基因动物在生物医学研究方面具有广阔的应用前景，但同时也存在许多安全性问题。例如转基因动物的器官移植可能增加人兽共患病的传播机会，具有某些优势性状的转基因动物释放到自然界，会对生态平衡及物种多样性造成压力等。转基因动物在生理、行为、代谢以及对理化和生物因子的耐受力等方面的新特性，以及转基因动物所应用的基因重组技术，都可能产生一些超过人类防范能力的危害因素，对这些因素的增殖一旦失控，就可能带来严重后果。第三节实验动物与动物实验中生物危害的防制一、防制的一般原则生物危害的防制，须依据研究工作所涉及生物安全的等级，设定不同的生物安全水平，某一生物安全水平由生物技术机构的实践和技术、安全设备以及所拥有的设施几方面的要求共同组成，以适应对特定生物进行安全操作和处理。世界卫生组织(WHO)对实验室的生物安全等级划分以及不同级别实验室的一般要求如表10-4所示。二、加强对人的生物安全教育作为科学研究活动的主体，从业人员的生物安全意识直接影响生物安全管理目标的实现，表现在对各项操作及管理规程的遵守、对动物及各类设施设备的正确选择和使用、对各类隐患的防范等方面其中，过分信任并单纯依赖安全设施往往会淡化人的安全意识，使操作人员忽视安全操作规范，也是导致意外伤害事故的一大原因。三、使用标准化合格的实验动物在实验动物饲育及实验的过程中，动物本身所携带的人兽共患病及动物传染病的病原体可通过各种途径在动物饲养室内播散，危害操作人员和动物的安全。因此，推广实验动物的标准化，杜绝带有各类生物安全问题的“非标”动物进入实验室，是对生物危害源头的遏制。四、与研究工作相适宜的动物设施和管理(一)实验动物繁育生产及动物实验环境根据环境条件的不同，可将实验动物繁育生产和动物实验设施划分为三大类：普通环境、屏障环境和隔离环境。1．普通环境符合动物居住的基本要求，不能完全控制传染因子，适用于饲育教学等用途的普通级实验动物。2．屏障环境适用于饲育清洁级实验动物及无特定病原体(SPP)实验动物，该环境严格控制人员、物品和环境空气的进出。3．隔离环境采用无菌隔离装置以保存无菌或无外来污染动物。隔离装置内的空气、饲料、水、垫料和设备均为无菌，动物和物料的动态传递须经特殊的传递系统，该系统既能保证与环境的绝对隔离，又能满足转运动物时保持内环境一致。该设施适用于饲育无特定病原体(specificpathogenfree，SPF)、悉生(gnotobiotic，GN)及无菌(germfree，GF)实验动物。(二)不同生物安全等级的动物实验室设置及管理根据研究涉及的病原微生物的分类等级，将动物实验室划分为与之对应的4等，即P1、P2、P3、P4实验室，分别对应我国病原微生物危险度第4、3、2、1级。五、具备规范、娴熟的操作技术(一)与动物接触的有关技术1、避免操作中气溶胶的产生气溶胶是以胶体状态悬浮在大气中的液体或固体微粒，其直径一般为1-5pm，是最适宜引起感染的尺寸。因此在饲育、给药等工作中，必须注意轻柔地抓取、固定动物，保持室内安静，避免突发的声响和动作惊扰动物，禁止在饲养室内清理更换下的笼具和垫料等。2、避免损伤不适当的捕捉极易导致被动物咬伤、抓伤，动物实验特别是手术过程中，操作人员可能因动物的挣扎、操作技术不熟练、畏惧等因素被针尖、刀、剪等器械所伤，外伤往往成为进一步感染的原因。因此操作人员必须熟练掌握实验动物的捕捉固定方法和各类常用的实验技术，使用袖套、手套等个人防护用品，并借助合适的捕捉及固定设备和其他手段以防范此类危害的发生。3、动物剖检中的注意事项剖检动物时，即便不是感染性的实验，也无确定动物血液、体液、脏器中有无繁殖的病原体，因此严禁在动物饲养室内无任何防止扩散措施的情形下进行剖检，而应到专门的实验室或在专门的设施内进行。剖检时，应将动物固定板放在盘子中，尽量减少对工作面和作业空间的污染机会。剖检前可将动物放人消毒液中浸泡一下或用乙醇擦拭动物体表，以防止动物体毛飞扬，同时可作为无菌取材前的消毒。剖检后应及时清理并消毒操作区域，各种器械、材料和废弃物按规定处理或经无害化后弃置。(二)其他技术与规范1、对动物的管理熟知动物的正常外观及行为，对动物出现的异常体征能及时发现并采取措施，从而争取控制危害的时机；经常检查关养动物的笼器具及设施，防止动物逃逸或设施对动物造成伤害；对出逃在外的动物，即使能够确认其来源，一般也不应再放回原处，而应视实际晴况作隔离观察或处死丢弃等，尤其严禁任意放人外观相同的动物中继续饲养和实验；实验中须避免搞错动物的分组，因此要养成做各类标志的良好科研习惯；防止将外观相似的不同品系动物混淆等。2．遵循《微生物学实验技术规范》(GMT)该规范包括在实践中证明行之有效的生物安全技术，涉及实验室标本