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走进病毒研究的“航空母舰”
来源:经济日报   发布者:张荐辕   日期:2015-02-05   今日/总浏览:1/1881

近日竣工的“武汉P4实验室”引起了大众关注。P4实验室是生物安全四级实验室的简称,它是人类迄今为止能建造的生物安全防护等级最高的实验室,也被称为病毒研究的“航空母舰”。武汉P4实验室是我国第一个P4实验室,它的建成标志着我国终于拥有了可以安全研究埃博拉等最高等级烈性传染病病毒的堡垒。想知道这艘航母的模样和工作原理吗?请跟随本报记者的脚步,去那里参观一次吧。

神秘盒子

武汉P4实验室坐落在距离市中心约有1小时车程的郊外。这里交通便利,三面邻山,环境相对独立。实验室是一栋约有4层楼高的银灰色方“盒子”建筑。

参观这个神秘盒子前,记者先要走上办公楼二层,戴上安全帽,套上鞋套,穿过一条空中走廊,来到二层核心区入口。

“现在实验室里还没有用于研究的烈性病毒,所以你们可以这样进入。”中科院武汉分院院长、P4实验室主任袁志明说,等实验室正式启用后,这里就只有经过严格培训的工作人员才可以按程序进入了。

在整个P4实验室中,核心实验区就像是“盒子中的盒子”。

进入二层核心实验区,首先到达的是一圈环形走廊,其中心是真正进行烈性病原体研究300多平方米的实验室。在这里,分割空间不再是常见的水泥墙壁,而是不锈钢钢板和玻璃窗。透过玻璃窗,能看到核心实验室内的二级生物安全柜等诸多设备。

核心区包括3个细胞实验室、2个动物实验室、1个菌种保藏室、消毒室等。进入每个区域都要经过一道或几道门。

与普通实验室显著不同的是,这座P4实验室里有许多条从屋顶上方垂下的蓝色气管。“这些蓝色管子可接通研究者身穿的正压防护服,保证研究者能在防护服内呼吸循环。”曾到法国里昂P4实验室培训的中科院武汉病毒所研究员石正丽说,正压防护服是P4实验室的独有装备,用于保证人和实验室以及病源之间的绝对隔离。

记者看到,正压工作服外形有点像宇航服,人钻进去后,拉上拉链,再充入空气,整个服装会膨胀起来。头盔是全透明设计,方便研究人员观察周边,还配有耳麦沟通。

石正丽说,每次进入P4实验室,更换衣服、化学淋浴等层层消毒步骤,都要花费半小时。而低一个防护等级的P3实验室,10分钟足矣。不仅如此,在每次进入P4实验室工作的几小时里,科研人员不能饮食、排泄,耳麦中传来的空气流通噪音也会让人难受。“因不能上卫生间,常常从头一天晚上就需要停止喝水。”

负责实验室施工建设的工程部技术总监董践潇向记者介绍,整个P4实验室为悬挂式结构,共分4层。从下至上,底层是污水处理和生命维持系统;二层是核心实验室;二层和三层间的夹层是管道系统;三层是过滤器系统;最上层是空调系统。“进出实验室的风、水、物、人要进行周密管控。”

工作人员从环形走廊进入核心实验室,首先要在更衣区更换普通实验装,再进入另一道门穿上正压防护服。核心区任何相邻的门之间都有自动连锁装置,以避免室内空气流通。离开主实验室时还要经过化学淋浴消毒正压防护服表面,这些化学试剂足以消灭所有病菌。

核心实验室采用定向负压系统和双层过滤系统,保证实验室内的空气只能通过高效过滤器排放,不会随意流向实验室外。需要带出实验室的废物首先要用洁净袋包装,然后通过双扉灭菌器高温消毒。

安全堡垒

对此,P4实验室主任袁志明有一个形象的说法:“除了人之外,其他东西,包括病毒和实验动物,都是活的进去,死的出来。”

P4实验室研究的是世界上最危险的病原体,因此必须通过一系列的物理措施及严格的管理规范,确保安全。整个实验室在硬件和操作程序上都对意外事故应急处理作了周密部署。动力采用双电源供电,并设自备电源和应急不间断电源。为避免因盛装病毒、病毒试验样品的器皿因磕碰产生爆裂而导致泄漏,不同级别实验室均设置独立排放系统以及生物消毒存放池等设施。实验室内还备有急救医疗设施和用品,并设立了隔离室,以便在实验人员因意外感染时,对其进行医学观察和救治。在这个实验室里,工作人员必须成对工作,确保在一个人出现意外时可以进行紧急处理。

自然灾害风险也被考虑在内:实验室选址地点高于武汉市历史纪录的防洪的设防水位。在抗震方面,武汉市防震等级是六级,实验室提高到八级。

袁志明说:“这个实验室采取国内外最好的生物安全防范技术和措施,来保障不会发生实验感染和病原的泄漏事件。”

“P4实验室跟普通实验室最大的不同是它的安全性。从硬件说,它对环境是安全的,另外,它还要保障操作人员的安全。”也曾去法国里昂P4实验室培训过的武汉病毒所研究员胡志红说,目前全球P4实验室出现的安全事故,仅限于偶发的实验室内部操作人员暴露,还未出现过病毒外泄事故。

国际上将传染病原分为4个危害等级。埃博拉病毒等引起人类严重或致死性疾病、能通过气溶胶传播或传播途径不明、无预防和治疗方法的病原,被视为危害等级最高的四级微生物,其活体必须在防护等级为4的P4(Protection level4)生物安全实验室中才可安全进行研究。

有人认为P4实验室中研究的病毒过于危险,因此持反对态度。事实上,病毒并不会因为人们的惧怕而退缩。在过去的30多年里,几乎每年都有1至2种新发传染病出现,在全球性范围内呈现出扩散趋势。

目前,全球公开拥有P4实验室的仅有9个国家,这些国家的P4实验室“锁”着全世界最为致命的病毒。2014年肆虐西非至今仍未完全消灭的埃博拉病毒,已经吞噬了8800多条性命。如果没有P4实验室,那么,这类危险的致命病毒一旦爆发,我们就只能拿性命来填补治疗经验的缺失。

面对肆虐的病毒,是束手无策,还是积极应对?现代文明让人类选择了后者,而P4实验室正是我们的超级武器。

十年一剑

2003年中国爆发SARS疫情,最先提出快速鉴定SARS病原方案的是没有病例资源但有很好实验条件的德国热带病研究所与ARTUS公司。这说明,具备研究烈性病原条件的一流研究单位,才可能在应付新生疾病研究中处于领先地位。

有鉴于此,相关专家提出建议,决定在地处中原腹地、交通便利且有病毒研究基础的武汉,与法国合作,引进世界最先进的技术,建设我国第一个P4实验室。

武汉P4实验室在引进法国里昂P4实验室技术和装备基础上,由中法两国科学家、工程技术人员共同设计完成,采用国际上最先进的设计方案和设备。历时十年,终于磨成一柄刺向未知致命病毒的利剑。

目前,世界上真正投入运行的四级生物安全实验室只有10个左右。武汉P4实验室不仅仅是科研需要,更是我国在公共卫生和公共安全方面的重要战略部署。

实验室的建成不仅为我国公共卫生体系再添利器,更是保障世界卫生安全的重要一环。中科院武汉病毒所所长陈新文研究员说:“此次埃博拉病毒威胁世界的事实再次告诉我们,病毒是无国界的。”

世界卫生组织驻华代表施贺德也表示:“中国现在有了自己的P4实验室,它将为全球新发传染病防治作出贡献。”

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