基因修饰小鼠实验室生物安全管理体系建设.pdf
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1、 第卷 第期 年月 实 验 教 学 示 范 中 心 建 设:基 因 修 饰 小 鼠 实 验 室 生 物 安 全 管 理 体 系 建 设王 芊 芊,刘冲,傅军,陈 若 宁,刘 迪 文,汪洌,(浙 江 大 学实 验 动 物 中 心;医 学 院,杭 州)摘要:随 着 中 华 人 民 共 和 国 生 物 安 全 法 的 实 施,实 验 室 生 物 安 全 问 题 越 来 越 受到 关 注。基 因 修 饰 小 鼠 实 验 室 属 于 复 杂、综 合 性 实 验 室,在 生 物 安 全 管 理 方 面 难 度较 大。现 结 合 基 因 修 饰 小 鼠 实 验 室,分 析 基 因 修 饰 小 鼠 实 验 室
2、 在 建 设 使 用 中 存 在的 生 物 安 全 风 险,介 绍 了 实 验 室 在 生 物 安 全 管 理 体 系 建 设 中 的 实 践 经 验,包 括 管 理组 织 构 架、制 度 建 设、监 督 机 制、人 员 培 训 等 方 面 的 内 容,为 高 校 同 类 型 实 验 室 安 全管 理 提 供 借 鉴 和 参 考。关 键 词:基 因 修 饰 小 鼠 实 验 室;生 物 安 全;风 险 评 估;安 全 管 理中 图 分 类 号:;文 献 标 志 码:文 章 编 号:(),(;,):,:;收 稿 日 期:基 金 项 目:国 家 杰 出 青 年 科 学 基 金 项 目()作 者 简
3、介:王 芊 芊(),女,湖 北 荆 州 人,硕 士,中 级,主 要 研 究方 向 为 基 因 修 饰 小 鼠 实 验 室 运 行 和 维 护,基 因 修 饰 小 鼠 研 制 技 术,小 鼠生 物 净 化,小 鼠 胚 胎 冷 冻 复 苏 等。:;:通 信 作 者:汪洌(),男,浙 江 杭 州 人,博 士,教 授,实 验 动 物中 心 主 任,主 要 研 究 方 向 为 免 疫 学。:;:引言自年月日,中 华 人 民 共 和 国 生 物 安 全法 正 式 施 行,预 示 着 生 物 安 全 自 此 由 规 范 约 束 上升 到 法 律 约 束 的 高 度。生 物 安 全 是 指 国 家 有 效 防
4、 范 和应 对 危 险 生 物 因 子 及 相 关 因 素 威 胁,生 物 技 术 能 够 稳定 健 康 发 展,人 民 生 命 健 康 和 生 态 系 统 相 对 处 于 没 有危 险 和 不 受 威 胁 的 状 态,生 物 领 域 具 备 维 护 国 家 安 全和 持 续 发 展 的 能 力。实 验 室 生 物 安 全 是 指 以 实 验室 为 科 研 和 工 作 场 所 时,实 验 室 的 生 物 安 全 条 件 和 状态 不 低 于 容 许 水 平,避 免 危 险 生 物 因 子 造 成 实 验 室 人员 暴 露,向 实 验 室 外 扩 散 并 导 致 危 害 的 综 合 措 施。基
5、因 修 饰 小 鼠 模 型 在 生 物 学、基 础 医 学、肿 瘤 学、新 药 研 发 和 疾 病 治 疗 等 诸 多 领 域 已 显 示 出 其 优 势 与 应用 前 景。基 因 修 饰 小 鼠 实 验 室 的 建 设 也 方 兴 未艾,相 比 于 发 展 基 因 修 饰 技 术,实 验 室 生 物 安 全 一 直 是第期王 芊 芊,等:基 因 修 饰 小 鼠 实 验 室 生 物 安 全 管 理 体 系 建 设容 易 被 忽 视 的 问 题。近 年 来,多 起 生 物 类 科 研 院 所 和高 校 实 验 室 引 发 的 生 物 安 全 事 件 已 严 重 威 胁 甚 至 危 害到 公 众
6、的 生 命 安 全,因 此 建 立 健 全 基 因 修 饰 实 验 室 生物 安 全 管 理 系 统 迫 在 眉 睫。基 因 修 饰 小 鼠 实 验 室 从 性质 上 并 不 属 于 单 一 结 构 的 实 验 室,其 涵 盖 分 子 生 物 学、细 胞 生 物 学、小 鼠 胚 胎 操 作 和 基 因 修 饰 小 鼠 饲 养 繁 育实 验 室 等 功 能 区 块,属 于 综 合 性 实 验 室,在 管 理 上 难 度更 大,所 面 临 的 生 物 安 全 风 险 相 较 于 单 一 功 能 实 验 室更 高。以 结 合 基 因 修 饰 小 鼠 实 验 室,在 生 物 安 全 管 理体 系 建
7、设 中 的 管 理 组 织 构 架、制 度 建 设、风 险 评 估、监督 机 制 和 人 员 培 训 等 方 面 进 行 了 有 益 探 索,以 期 为 同类 型 实 验 室 生 物 安 全 管 理 提 供 一 定 的 借 鉴 和 参 考。基 因 修 饰 小 鼠 实 验 室 风 险 评 估 基 因 编 辑 技 术 的 风 险许 多 人 工 重 组分 子 都 存 在 着 生 物 安 全 危 害。例 如 用 于 重 组 和 扩 增分 子 的 大 肠 杆 菌 可 能 与 其他 细 菌 的 基 因 信 息 发 生 交 换,而 其 中 的 某 些 细 菌 对 人类 是 具 有 致 病 性 的。再 如,将
8、 全 部 或 部 分 癌 基 因片 段 连 接 到 细 菌 质 粒 上,这 种 重 组 的分 子 很 可 能更 易 在 人 类 或 其 他 物 种 中 传 播,从 而 增 加 患 癌 或 其 他疾 病 的 风 险。此 外,在 操 作 重 组 微 生 物 的 工 作 中,还 需 要 考 虑 的 风 险 包 括 插 入 基 因 编 码 是 一 种 已 知 的 毒素 还 是 相 对 特 征 不 明 的 毒 素?修 饰 作 用 是 改 变 宿 主 的类 别 还 是 病 毒 的 细 胞 趋 向 性?修 饰 作 用 能 否 增 加 病 毒的 复 制 能 力?插 入 基 因 能 否 改 变 细 胞 周 期?
9、等,。由 于 科 学 界 对 基 因 修 饰 技 术 的 担 忧 促 使年对 重 组分 子 研 究 指 南 的 开 发。指 南 同 时 指 导 成立 了 生 物 安 全 委 员 会(,),对 使 用 重 组 或 人 工 合 成 技 术 的 研 究 进 行 审 核 和监 督,并 对 研 究 人 员 在 设 计 基 因 治 疗 的 实 验 给 出 总 体框 架。在 我 国,使 用 基 因 编 辑 技 术 必 须 遵 照 生物 安 全 法 和 基 因 工 程 安 全 管 理 办 法 等 法 律 法 规,并 在 实 验 开 展 前 通 过 实 验 动 物 福 利 伦 理 审 查。通 过 基 因 工 程
10、 技 术 研 制 基 因 修 饰 小 鼠 的 风 险通 过 基 因 工 程 技 术 研 制 对 特 定 病 原 体 易 感 的 基 因修 饰 小 鼠 存 在 很 大 的 风 险。例 如,利 用转 基 因小 鼠 研 究 新 型 冠 状 病 毒()的 感 染 机 制、疫 苗开 发 和 治 疗。在 造 模 以 及 后 续 的 研 究 中 稍 有 不慎 都 极 有 可 能 感 染 研 究 人 员 或 进 而 危 害 公 共 安 全。不涉 及 感 染 性 基 因 修 饰 小 鼠 的 实 验 绝 不 意 味 着 就 不 存 在生 物 安 全 的 风 险。基 因 修 饰 小 鼠 主 要 可 分 为 转 基
11、因 小鼠 和 基 因 敲 除敲 入 小 鼠,分 别 是 通 过 基 因 工 程 的 手 段将 一 段 外 源 基 因 片 段 导 入 小 鼠 生 殖 细 胞、胚 胎 干 细 胞或 早 期 胚 胎 中,使 其 整 合 进 小 鼠 基 因 组 中 并 使 其 表 达某 一 遗 传 性 状 和 通 过 同 源 重 组 原 理 敲 除敲 入 某 一 个或 某 一 段 特 定 基 因 片 段 使 其 丧 失 或 获 得 某 些 遗 传 性状。基 因 敲 除 小 鼠 一 般 不 表 达 特 殊 的 生 物 危 害,而 转基 因 小 鼠 和 基 因 敲 入 小 鼠 因 引 入 外 源 的 基 因 片 段,会
12、表 达 不 同 于 野 生 型 小 鼠 的 外 源 基 因 的 蛋 白,这 些 蛋 白是 否 会 对 人 类 产 生 威 胁?基 因 在 不 同 物 种 间 的 漂 移 会破 坏 野 生 近 缘 种 的 遗 传 多 样 性,如 果 基 因 修 饰 小 鼠 逃逸 很 有 可 能 污 染 野 生 型 小 鼠 的 基 因 库 也 是 很 大 的 风险。此 外 还 有 增 加 人 畜 共 患 病 的 传 播 机 会,甚 至 给 人类 带 来 灾 难 性 的 后 果,。因 此,基 因 编 辑 技 术 和 基 因 修 饰 小 鼠 研 制 存 在 着一 定 的 生 物 安 全 风 险,需 制 定 详 细 地
13、 审 核 和 监 督 机 制。故 实 验 室 在 应 用 基 因 编 辑 技 术 之 前 必 须 通 过 学 校 实 验动 物 福 利 伦 理 审 查 委 员 会 的 审 批(该 委 员 会 审 核 范 围包 含 了 生 物 安 全 相 关 内 容),获 批 后 方 可 开 展 相 应 的实 验,且 委 员 会 会 对 全 实 验 流 程 进 行 监 督。基 因 修 饰 小 鼠 运 输、饲 养、繁 育 及 实 验 中 的 生 物安 全 风 险基 因 修 饰 小 鼠 的 进 口、引 种 和 运 输 以 及 到 达 动 物饲 养 设 施 后 的 隔 离 检 疫 过 程 中 都 有 可 能 存 在
14、感 染 未 知病 原 微 生 物 的 风 险。在 基 因 修 饰 小 鼠 的 运 输 中,要 特别 注 意 运 输 盒 的 牢 固 性,以 免 基 因 修 饰 小 鼠 逃 逸,并 制定 相 应 的 动 物 逃 逸 处 理 应 急 预 案。基 因 修 饰 小 鼠 饲 养及 繁 育 过 程 中,小 鼠 本 身 的 活 动 会 产 生 气 溶 胶,饲 养 人员 更 换 小 鼠 笼 盒 时,会 吸 入 大 量 的 气 溶 胶。如 果 基 因修 饰 小 鼠 被 病 原 微 生 物 污 染,则 可 能 感 染 实 验 人 员。动 物 实 验 活 动 中 可 能 会 出 现 特 别 的 生 物 安 全 问
15、题,如实 验 人 员 可 能 会 被 小 鼠 抓 伤 或 咬 伤,或 因 实 验 中 操作 不 当 受 到 的 伤 害。因 此,基 因 修 饰 小 鼠 实 验 室 从 动物 引 种、运 输、饲 养、繁 育 和 研 制 直 至 实 验 动 物 人 道 终点 都 必 须 建 立 全 流 程、严 格 的 管 理 制 度。基 因 修 饰 小 鼠 实 验 室 生 物 安 全 管 理 体 系 的建 立 实 验 室 生 物 安 全 管 理 体 系 的 建 立 是 一 个 系 统 性 工程,必 须 符 合年 颁 布 的 国 标 实 验 室 生 物 安 全 通用 要 求 ()。在 体 系 的 建 立 和 维 护
16、 过程 中,要 随 时 根 据 国 家 相 关 法 律、法 规 和 标 准 的 变 化,以 及 卫 生 行 政 主 管 部 门 的 要 求 予 以 修 订,在 此 基 础 上还 可 以 参 考实 验 室 生 物 安 全 手 册 等 资 料。单 位 和 实 验 室 领 导 对 于 实 验 室 安 全 管 理 体 系 建 立、机构 设 置 和 职 能 划 分 以 及 资 源 配 置 等 起 着 决 定 性 作 用。实 验 室 生 物 安 全 最 高 管 理 者 应 确 定 方 针 和 目 标。建 立 相 对 完 善 的 基 因 修 饰 小 鼠 实 验 室 生 物 安 全管 理 体 系基 因 修 饰
17、 小 鼠 实 验 室 是 学 校 大 型 公 共 技 术 服 务 平台,由 医 学 院 和 实 验 动 物 中 心(以 下 简 称“中 心”)共建。生 物 安 全 管 理 工 作 分 为个 层 级。第级 学校 成 立 有 实 验 室 技 术 安 全 管 理 办 公 室,管 理 全 校 的 实第卷验 室 安 全,包 括 实 验 室 生 物 安 全;第级 是 实 验 室 所 属的 医 学 院 的 实 验 室 技 术 安 全 管 理 办 公 室,由 院 长 为 第一 责 任 人;第级 即 为 实 验 室,由 实 验 动 物 中 心 主 任 负责。中 心 主 任 在 充 分 掌 握 国 家 相 关 法
18、 规 和 标 准 的 要 求下,负 责 制 定 实 验 室 制 度 和 管 理 实 验 室 所 有 的 实 验 活动,并 明 确 实 验 室 的 组 织 构 架 和 其 他 部 门 的 关 系;负 责定 期 组 织 人 员 参 加 安 全 培 训 并 制 定 监 督 健 康 计 划;保障 实 验 室 所 有 安 全 设 施 设 备 的 落 实 到 位 和 定 期 检 修;确 保 所 有 实 验 人 员 熟 悉 并 掌 握 实 验 流 程,了 解 所 有 可能 存 在 的 生 物 安 全 风 险。中 心 主 任 指 定名 实 验 室 技术 负 责 人,负 责 提 交 实 验 计 划 和 安 全
19、评 估 报 告 并 负 责实 验 室 所 有 实 验 项 目 的 具 体 实 施。另 外 指 定名 安 全负 责 人,负 责 监 督 实 验 室 的 一 切 实 验 活 动 是 否 存 在 安全 风 险 并 有 权 阻 止 一 切 不 安 全 的 实 验 行 为(见 图)。图基 因 修 饰 小 鼠 实 验 室 生 物 安 全 管 理 体 系 构 架 编 制 基 因 修 饰 小 鼠 实 验 室 生 物 安 全 管 理 体 系文 件按 照 生 物 安 全 管 理 体 系 文 件 的 框 架 依 次 编 写 实 验室 生 物 安 全 管 理 手 册(包 含 组 织 构 架、人 员 职 责、生 物安
20、全 管 理 方 针 和 目 标、管 理 责 任 和 个 人 责 任 等 内 容)、实 验 室 程 序 文 件(含个)、标 准 操 作 程 序(份 操 作规 程 和 规 范)以 及 生 物 安 全 记 录 表 格(共项)和 应急 预 案(见 表)。实 验 室 生 物 安 全 管 理 手 册 由 实验 动 物 中 心 主 任 审 核 后 实 施,并 根 据 实 验 室 实 际 运 行情 况 定 期 修 订。基 因 修 饰 小 鼠 实 验 室 的 设 计 与 管 理 实 验 室 的 设 计分 子 细 胞 学 实 验 室 主 要 功 能 是 完 成 基 因 修 饰 小 鼠研 制 的 上 游 和 下 游
21、 实 验,包 括 载 体 构 建、载 体 的 验 证、细 胞 培 养 和 传 代、打 靶细 胞 的 筛 选 和 基 因 修 饰小 鼠 的 基 因 型 鉴 定 等 工 作。实 验 室 属 于 生 物 安 全级实 验 室,设 计 符 合的 建 设 要 求,根 据 主 要 实验 内 容 进 行 必 要 的 分 区:样 本 制 备 区、试 剂 配 置 区、清洗 灭 菌 区、试 剂 存 放 区 和区。小 鼠 饲 养 和 胚 胎 操 作 实 验 室 设 置 在 中 心 的 屏 障 系统 内,使 用 许 可 证 编 号:(浙)。属 于 动物 生 物 安 全级 实 验 室,符 合的 建 设 要求。屏 障 区
22、域 为走 廊 设 计,采 用级 空 气 过 滤系 统(初、中、高 效 空 气 过 滤 器),屏 障 内 空 气 可 达 万 级净 化 标 准。所 有 实 验 小 鼠 均 为级 小 鼠,并 采 用 独立 通 气 式 笼 具(,)饲 养。饲 料 经辐 照,饮 水 采 用,高 温 高 压 的灭 菌。屏 障 内 设 置 监 控 系 统,接 入 中 心 监 控 室,除 第 一更 衣 室、第 二 更 衣 室 和 风 淋 室 外,每 间 实 验 室 和 走 廊 均为 监 控 全 覆 盖。实 验 室 安 全 防 护 设 备 配 置分 子 细 胞 学 实 验 室 配 有 应 急 喷 淋 和 洗 眼 设 备,小鼠
23、 饲 养 和 胚 胎 操 作 实 验 室 的 生 物 安 全 防 护 设 备 主 要 有生 物 安 全 柜 和 脉 动 真 空 压 力 蒸 汽 灭 菌 器。灭 菌 器 每 年由 杭 州 市 特 种 设 备 检 测 研 究 院 检 测 并 出 具 质 检 报 告。每 半 年 由 中 心 兽 医 团 队 用压 力 蒸 汽 灭 菌 生 物 培养 指 示 剂 对 实 际 压 力 蒸 汽 灭 菌 效 果 进 行 生 物 监 测。个 人 防 护 装 备 主 要 有 防 静 电 全 身 隔 离 衣、手 套、医用 外 科 口 罩、口 罩、面 罩、护 目 镜 和 厚 底 工 作 鞋 等。实 验 室 安 全 员
24、会 定 期 检 查 和 更 换 所 有 的 防 护 设 备 和 个人 防 护 装 备。实 验 室 消 毒 与 卫 生 管 理实 验 室 和 屏 障 设 施 初 效 过 滤 器 每 月 更 换 一 次,中效 过 滤 器 每个 月 更 换 一 次,高 效 过 滤 器 每 年 定 期 更换 一 次。每 天 至 少 用 消 毒 药 水 全 面 消 毒 一 次 分 子 实 验室 工 作 台 面,清 洁 实 验 室 地 面,所 用 的 消 毒 剂 根 据 潜 在微 生 物 的 类 别 使 用乙 醇 或 次 氯 酸 钠 等。实 验 过 程 中 如 有 活 性 物 质 溅 出 要 及 时 清 理 并 消 毒,
25、所有 操 作 参 照 浙 大 实 验 动 物 中 心 编 制 的“分 子 细 胞 生 物学 实 验 室 洗 涤、污 物 处 理 操 作 规 程”()。实 验 小 鼠 饲 养 台 面 在 操 作 前 后 均 需 用 消 毒 剂 擦拭,饲 养 间 每 天 需 用 消 毒 水 拖 地,定 期 擦 拭 墙 面 和 顶面,消 毒 剂 需 轮 换 使 用 以 防 长 期 使 用 同 一 种 消 毒 剂 导致 细 菌 产 生 耐 药 性。所 有 操 作 参 照 浙 大 实 验 动 物 中 心编 制 的“屏 障 系 统 的 日 常 卫 生 与 消 毒 的 操 作 规 程”()。新 的笼 架 运 至 中 心 后
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