揭秘P4實驗室：大自然魔鬼的“囚室” 病毒研究的“航母”

封面新聞記者 謝燃岸

生物安全等級4

氣閉門/消毒噴頭

請務必穿密封防護服進入

請輸入通行密碼

進入前請消毒……

——【美】理查德·普雷斯頓《血疫·埃博拉的故事》

絕大部分的普通人，都不知道P4實驗室有多恐怖。

可怕的不是容器本身，而是居住在裡面的“囚犯”。

它們是埃博拉病毒、馬爾堡病毒、阿根廷出血熱病毒、剛果出血熱病毒、拉薩熱病毒、漢坦病毒、尼帕病毒等等。它們是人命的黑板擦，也是潛伏在大自然深處的魔鬼。

它們極易傳播，給人或者動物帶來致命性的危險。但人類對它們的認知極其有限：來源未知，傳播途徑未知，病原體未知，同時缺乏有效的預防和治療手段。

P4實驗室，正是研究這些極高危烈性病原體的地方。

△2015年1月31日，我國首個P4實驗室——中國科學院武漢國家生物安全實驗室竣工。（圖片來源：@央視新聞）

事實上，它應該叫生物安全四級實驗室（Bio-Safety Level 4 Lab）。國際上一般把生物安全實驗室分為四個等級，四級對生物安全隔離的要求最高，也被稱為最高安全級別的生物防護實驗室，研究者稱為BSL-4實驗室，也叫P4實驗室。

這裡，在最大限度免受病原體感染的保護措施下，優秀的“獵手”們能夠和那些來無影去無蹤的“魔鬼”打交道，以期為它們所帶來的烈性傳染病找到有效的控制和治療方法。

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走近P4實驗室

在美國作家理查德·普雷斯頓的紀實著作《血疫：埃博拉的故事》中，描寫了美陸軍傳染病醫學研究所（USAMRIID）的生物安全實驗室。

△理查德·普雷斯頓著《血疫：埃博拉的故事》

“4級區域的氣密室是個灰色區域，兩個世界在這裡相交，高危地帶接觸到了平常世界。”“氣密室完全由不鏽鋼打造，有一排噴灑清水和消毒藥劑的噴頭。”“打開氣密室另一側的門，走進高危區域。”“高危區域仿佛迷宮。牆上掛著黃色通氣管。天花板上懸著頻閃警示燈，通氣系統失靈時會立刻提示。牆上刷著厚厚的環氧樹脂塗料，所有插座的邊緣都用凝膠物質封死。這是為了消除所有縫隙和孔洞，以防高危病原體穿過空心電纜逃逸出去。”

這是一個看著就冰冷的可怕區域，僅憑人類直覺都能察覺到危險。

在這裡，物理防護的第一道防線通過生物安全櫃、各種密閉容器等消除或減少實驗操作人員暴露於病原微生物，第二道防線則是通過負壓隔離過濾技術、消毒設備等實現實驗室與外部環境之間的隔離。因為囚禁於此的病毒一旦逃離，將會給周圍的人類以及社會帶來毀滅性的災難。

操作者們的裝備，包括正壓防護服、隔離衣、連體衣、塑料圍裙、防護鞋、安全鏡、護目鏡、防護面罩、正壓防護頭罩、防護手套、防護帽。進入前，他們需要經過專業的醫學檢查、安全檢查和全身消毒等程序，還需要接種相應的疫苗，但實際上，大部分的4級生物安全病原體無法提供疫苗。

△2019年美劇《血疫》劇照中的生物安全四級實驗室

美國部分政府和科研機構還要求相關人員具備在P3實驗室的工作經驗，掌握的主要實驗技能包括動物處理如采集血液樣本、供試樣本與疫苗劑量管理、麻醉與安樂死試劑管理、口腔進食與簡單屍檢等等，複雜、精深、廣泛。

但這是必要的，烈性病毒如埃博拉，在人體內肆虐的時候，人體像是被圍困的城市，城門大開，敵軍擁入，一切都被放火焚燒。“埃博拉十天內就能完成艾滋病要花十年才能做到的事情。”對付這些最危險的“犯人”，人們必須做好萬無一失的準備。

讓人憂慮的是，如此恐怖的“犯人”不僅沒有減少或消失，甚至在增加或變異後，以更加隱秘的形式出現，危險性更強。這種離開了宿主細胞就沒有任何生命活動的微小生物仿若有智慧一樣，聰明又狡猾。比如，死神埃博拉就曾卷土重來過多次，暴風驟雨般帶走數萬人的生命後，又隱匿在叢林深處，人們至今不知它又會在何時何地到來。

根據WHO（世界衛生組織）公布的數據，20世紀70年代以來，新型傳染病即以每年新增一種或多種的速度被發現，至今已達40多種。儘管不是所有的傳染性病原體都需要P4實驗室，但其中的埃博拉病毒、馬爾堡病毒、拉沙熱病毒等急性病毒性出血熱以及天花病毒等高危險度生物病原體的相關研究，必須在P4實驗室展開。

△拉沙熱病毒（圖片來自網絡）

如今，全球化、人口增長、氣候變化等社會和自然因素都在不同程度上誘發新發及突發傳染病不斷出現，全球公共衛生環境面臨的威脅和挑戰愈加嚴峻。有病毒研究領域“航空母艦”之稱的P4實驗室，成了人類社會對抗自然界魔鬼的必要堡壘。

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P4實驗室的產生、演化與發展

P4實驗室的誕生是和戰爭聯繫在一起的，從建造開始，就有為戰爭服務的準備。毫無疑問，它們是國家生物安全核心的基礎設施之一。在防控新發和烈性傳染病、防範生物恐怖襲擊、防禦生物武器攻擊等方面都有重要作用。

西方國家生物安全實驗室的成立，多始於二戰或冷戰時期。20世紀早期，美國和英國分別建立了生物安全四級實驗室，其後前蘇聯、澳大利亞、南非、日本、加拿大、法國、德國、意大利、瑞典等國家和地區先後也建設了。我國的P4實驗室，中科院武漢國家生物安全實驗室，也於2015年1月31日正式建成。

△2015年1月31日，我國首個P4實驗室——中國科學院武漢國家生物安全實驗室竣工。（圖片來源：@央視新聞）

據不完全統計，全球已知有22個國家和地區的60個機構擁有生物安全四級實驗室，主要建設在西方發達國家。但需要引起我們注意的是，由於生物安全四級實驗室相關內容涉及國家生物安全核心機密，有一些國家未公開數據，所以可能全球已有數量大於公布數量。

高等級的生物實驗室，除了生物安全四級實驗室，還包括三級實驗室。分離2019新型冠狀病毒（2019-nCoV）毒株，在生物安全三級實驗室即可完成，後者研究的病原體高危程度要低於第四級。

我國第一個現代意義上的生物安全三級實驗室出現在20世紀80年代，當時為了研究流行性出血熱病毒的傳播機制，修建了第一個生物安全三級實驗室。2003年爆發的 SARS 疫情，是我國高等級生物安全實驗室發展的一個分水嶺。SARS爆發後，我國發布了國家生物安全實驗室建設體系規劃。截至2013年8月31日，我國共有42家三級實驗室通過認可，覆蓋全國的生物安全實驗室體系初步形成。

△圖片來自網絡

依托這些生物安全實驗室，獵手們與SARS、H5N1禽流感、甲型H1N1流感、H7N9型禽流感、埃博拉等新發傳染病的病原體打交道，尋找它們的發生、重組、播散、損傷機制，預防和控制傳染病，極大提高了國家應對突發公共衛生事件和生物防範的能力。

但也有不少研究者提出，應該加大對我國高等級生物安全實驗室體系建設和管理方面的提升。目前生物安全四級實驗室極少，而且用於科研的實驗室多，應急反應的實驗室較少，應該完善實驗室建設布局。在經費投入和運行機制方面，尚未形成長期穩定的建設投入、運行機制和共享合作機制。在管理和支撐體系建設方面，我國生物安全立法整體法規級別相對較低，立法體系尚不健全，高等級生物安全實驗室的法律法規和標準體系也亟需進一步完善。

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超速發展與安全隱憂

全球的P4實驗室建設正呈現超速發展的趨勢。

這與全球化時代的烈性傳染病危險有關，也與國家生物安全戰略有關。

比如美國，在2001年的“9.11”事件及其後發生的炭疽郵件事件後，開始擴建高等級生物安全實驗室。歐洲的高等級生物安全實驗室數量也呈現出快速增加的形勢。

雖然目前已基本形成了配套的生物安全實驗室技術和產品，並制定了一系列安全指南或技術標準，但全球生物技術的飛速發展以及高等級生物安全實驗室的快速擴張，也可能會帶來日益加劇的安全性問題。

事實上，關於實驗室的安全事故從未停止過。比如，1967年德國馬爾堡病毒實驗室感染事件，共造成三個實驗室的37人感染，其中 1/4患者死亡，原因是使用來自烏乾達的猴子用於脊髓灰質炎疫苗研究。

即便進入21世紀，實驗室的安全事故還時有發生。2009年3月，德國漢堡Bernhard Nochty熱帶醫學研究所一名45歲女科學家，因被帶有埃博拉病毒的注射器針頭刺傷手指而被懷疑感染埃博拉病毒，同年9月，美國芝加哥大學醫學中心一名研究鼠疫杆菌的科學家因感染鼠疫死亡。

△埃博拉病毒，圖片來源：百度百科

2014年7月，美國疾病控制和預防中心發表聲明說，其工作人員在美國食品和藥物管理局的一個實驗室裡，發現了存有天花病毒的玻璃瓶，這些天花病毒樣本看上去可追溯至上世紀50年代。儘管聲明中說，這些病毒被發現後立即保存起來，沒有證據顯示這些玻璃瓶曾被打開過，也沒有實驗室人員或公眾有被感染的風險。但人們難免心有余悸，這畢竟是人類史上最恐怖的殺手之一，一旦洩露，後果不堪設想。

目前，實驗室生物安全也逐漸成為全球熱點問題，國際社會呼籲迫切需要建立有效的實驗室生物安全監管機制，防止生物安全事故的再發生。我國最新頒布的《關於加強新冠病毒高等級病毒微生物實驗室生物安全管理的指導意見》，也提出要加強對實驗室，特別是對病毒的管理，確保生物安全。

事實上，人類建立的最高防護級別的生物安全實驗室所出現的一些問題，也從側面反應了烈性病毒的危險程度。

人們試圖去反思大自然惡魔的頻繁肆虐是否與人類活動對大自然的過度侵犯有關。“從一定意義上說，地球正在啟動對人類的免疫反應。它開始對人類這種寄生生物做出反應，人類的泛濫仿佛感染。”“也許生物圈並不‘喜歡’容納五十億人類，大自然有自我平衡的手段。”普雷斯頓這樣寫。

但無論如何，人們應該對現狀做出反應，無論是反思自己與大自然的關係，還是在P4實驗室裡繼續與危險的魔鬼打交道。

畢竟，因為了解，才有可能戰勝。

參考文獻

【1】理查德·普雷斯頓【美】，2016，《血疫·埃博拉的故事》 上海：上海譯文出版社

【2】章欣，2016，《生物安全４級實驗室建設關鍵問題及發展策略研究》 博士學位論文

【3】高福，魏強，2017，《中國實驗室生物安全能力發展報告——管理能力調查與分析》 北京：人民衛生出版社

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【5】孫琳，楊春華，2017，《美國近年生物恐怖襲擊和生物實驗室事故及其政策影響》 《軍事科學》，第11期

【6】楊旭，梁慧剛，沈毅，徐萍，袁志明，2016，《關於加強我國高等級生物安全實驗室體系規劃的思考》，《政策與管理研究》，第10期

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