生物安全指一种人类的生命和健康、生物的正常生存以及生态系统的正常结构和功能不受现代生物技术研发应用活动侵害和损害的状态。病原微生物实验室生物安全包括对病原微生物的识别和定义、实验室的建设和设备、实验室管理、实验室安全操作、实验室安全培训、实验室安全检查、实验室应急处理等多方面的要求。1974年，美国CDC和美国国立卫生研究院联合出版《基于危害程度的病原微生物分类》，首次根据研究对象对人类的危险程度，将生物安全实验室划分为4个等级^［1］；1983年WHO出版的《实验室生物安全手册》认为，针对一种特定情况的实际风险不仅受到所操作生物因子的影响，还受到所执行的程序和从事实验室活动的实验室人员能力的影响^［2］。

实验室获得性感染（LAI）是实验室人员在执行实验室程序时获得的感染，是实验室人员安全的主要威胁，会导致疾病、残疾甚至死亡的严重后果。其发生的原因有很多，包括与现有实验条件不匹配的安全规范、不恰当的标本处理以及对实验室相关人员的培训不足等^{［3, 4］}。实验室工作者长期暴露在大量带有潜在感染性样本的环境中，不仅极易发生LAI，甚至还可以造成感染的扩散。为了保证维护公共卫生和生物安全，尤其不能忽视实验室病原微生物可能的环境释放而引起疾病暴发，治疗LAI病例的医疗工作者也需要考虑非常规病原体职业性获得性感染的潜在风险。研究LAI发展史可以为实验室生物安全提供重要的参考（表1），帮助研究人员更好地探究发生机制、掌握病原微生物的控制方法，从而采取更有效的预防措施，以降低发生率、保障实验室环境的安全性，为实验室人员安全性提供更全面的保障^［5］。

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表1

实验室获得性感染的历史发展

表1

实验室获得性感染的历史发展

阶段	实验室获得性感染的特点
1920年以前	很大程度被忽视：1885年的第一例实验室获得性感染病例记录，1915年发布了有史以来第一份报告［6］
1920-1949年	初步研究与观念建立：以制定安全规范和实验室安全操作程序为重点，第一份实验室生物安全指南发布于1927年［7］
1950-1970年	逐渐受到关注：以 Sulkin和Pike［8, 9, 10］的系统性研究为代表。随着实验室规章和防护措施的优化，使用抗生素和其他抗微生物剂来控制实验室获得性感染逐渐流行，部分过去风险因素被有效避免，但实验设备和程序的复杂化也使造成病原体扩散的方式愈发多样［7］
1970年以后	社会关注度持续增加：预防重点转移到了开发改进的实验室安全规程。美国国立卫生研究院与WHO相继发布安全指南。识别导致实验室获得性感染已知暴露源的能力提高，数量逐渐减少，得益于设备和基础设施的优化，但人为因素所致比例非常高［11, 12, 13］

LAI是人的不安全行为和物的不安全状态共同作用的结果，大多数由人为因素引起^［14］。1951年，Smadel^［15］提出预防实验室感染的重要措施就是唤起每名实验室人员的危险意识，并让他们意识到通过采取适当技术可以最小化感染风险。有研究表明，2000-2009年文献报道的全球病原微生物LAI病例的类型、感染途径和病因进行探讨，发现47.0%的病例是感染性液体意外溅洒和针刺等意外所致，36.2%由违规操作造成，暴露了实验室工作人员安全意识低下、操作方法掌握不良等问题^［16］。2016-2021年，加拿大实验室事件通知监视系统显示，人为错误和标准操作程序存在问题是最常见的LAI发生原因，而不是工程控制的故障^［17］。WHO发布的第四版《实验室生物安全手册》中，将影响LAI事件发生可能性的人为因素分为4类：与气溶胶化和液滴飞溅有关的实验室活动、与锐器材料有关的实验室活动、执行工作人员的能力低和实验室设施或管理存在缺陷（表2）^［18］。

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表2

导致实验室获得性感染的人为因素与风险环节

表2

导致实验室获得性感染的人为因素与风险环节

人为因素	风险环节
气溶胶化和液滴飞溅有关的实验室活动	①将能量传递给微生物悬浮液的操作；②无意识暴露
锐器材料有关的实验室活动	①污染的锐器刺伤；②动物抓伤、咬伤
执行工作人员的生物安全素质能力低	①违规操作，如中断负压；②经验不足，如不了解感染风险；③个人防护意识缺失
实验室设施或管理	①选用耗材和设备不合理；②设备故障；③实验室设计和管理不合理；④清洁不到位

1. 气溶胶化和液滴飞溅有关的实验室活动：将能量传递给微生物悬浮液的操作会产生气溶胶，实验室中用于处理和分析传染性病原体的设备如移液器、搅拌器、离心机、超声仪、涡旋混合器、细胞分选仪和质谱仪等，使用过程中都可能产生潜在的传染源气溶胶，并扩散到实验室外，成为无意暴露的来源^［19］。曾有多名工作人员在研究G11313株病毒过程中，打开装有感染多瘤病毒的细胞培养物烧瓶，从而吸入了气溶胶导致感染^［20］。在新鲜组织快速冷却的过程中，压缩气体（二氯二氟甲烷）会产生易于观察的气溶胶，曾有病理学家使用了一种常用的手动压缩气体冷却剂冷冻一个布满结核分枝杆菌的结核瘤，之后感染了病菌。结核杆菌气溶胶化是医院工作人员感染结核病的常见方式，使用手持式压缩气体冷却剂来冷冻切片组织应极其小心^［21］。病原体气溶胶可以弥散至很大范围，经过实验区，甚至是通风路径附近的人员都有感染风险。曾有实验室助理摔碎了装有感染了委内瑞拉马脑脊髓炎病毒（特立尼达株）的冻干小鼠脑悬浮液的安瓿瓶，释放出的气溶胶沿通风口方向弥散，导致多名事故现场消毒人员和经过该区域的人员被感染^［20］。

2. 锐器材料有关的实验室活动：即使实验人员经验丰富并注意个人防护，被污染的锐器刺破手套、防护服的情况也时有发生。分析显示，临床医学实验室职业暴露类型中锐器伤占79.2%，从事采血、血气分析和血培养转种人员暴露概率约是其他岗位的1.67倍^［22］。1名实验者在处理被感染老鼠的样本时，镊子戳破了双层乳胶手套，刺破了拇指，后来被确诊为克罗伊茨费尔特-雅各布病变种病毒^［23］。还有研究人员将针头丢弃在锐器盒中时注射器不小心滑落，手部穿刺伤口周围出现炎症迹象^［24］。

3. 执行工作人员的生物安全素质能力低：早期LAI病例多数与设备和基础设施的技术故障有关，近年来通过使用适当的程序和技术、预防装置和设施、疫苗有效性的提升可以减少对人类造成生物危害的大多数风险，但人为错误占比非常高。违规操作、经验不足、个人防护意识缺失，可能增加实验室人员的风险^［25］。1名实验室人员在马雅罗病毒抗原制剂干燥过程中，为检查真空泵的工作情况而多次中断了层流罩下的负压，导致病原体溢出^［26］。还有一些由于实验者个人疏忽，忘记了实验操作流程而导致暴露的情况。1名实验者未检查用来浓缩病毒溶液的设备中是否安装了过滤器，被活病毒喷洒到了脸上和头发上^［27］。遵守标准操作程序，经验的差距也使得实验人员的感染风险不同。细心和熟练的实验人员会平稳地操作设备以确保最小通气量，最大通气时的气溶胶负荷约是最小通气时的气溶胶负荷的200倍^［28］。在一种病原体未被充分研究或一项新技术引入实验室不久，研究人员还不能充分认识到潜在风险。由于缺乏衣原体处理安全方面的知识，曾有实验者在梯度馏分纯化时感染了重症肺炎^［29］。个人防护装备和良好实验室规范的条例双管齐下可以最大限度地降低实验室人员暴露于气溶胶、飞溅物或无意接种的可能性。在实验室中吸烟、进食或饮水，对培养物进行嗅觉检查，对感染性悬浮液进行口腔移液，这些做法都与实验室感染的高风险有关。1名实验者在处理犬布鲁氏菌活菌M-密集培养物时，没有使用任何个人防护措施或在生物安全柜中进行操作，甚至试图通过用嘴反复移液进行悬浮培养，不久后出现了严重感染症状^［30］。

4. 实验室设施和安全管理：实验程序中耗材选择不合理、设备故障、实验室设计和管理不合理、实验室清洁不到位是实验室普遍存在的问题，也是引起LAI的危险因素。1名印度实验者在-80 ℃冷冻干燥水牛正痘病毒分离时，玻璃安瓿瓶出现发丝裂缝，被破裂碎片穿过丁腈手套割伤右手掌^［31］。某实验室采用配有固定烧瓶的粘贴式脚垫，而非夹具的摇床。1瓶装有霍乱弧菌培养物的敞口三角烧瓶倾倒后，学生发生了感染^［32］。还有实验者超出有效期2年没有注射疫苗加强针，在开展脑膜炎奈瑟菌血清A组菌株相关工作时由于排风罩故障被意外感染^［33］。一起细菌学实验室重大潜在接触事故中，该实验室未使用二类生物安全柜，无定向气流系统，中央冷却空气经由天花板通风口在房间内流通；实验室与公共走廊连接，没有连锁的门系统^［34］。某布鲁氏菌实验室的水槽或地下室卫生间的反虹吸作用，导致了多名学生感染^［35］。实验室不按照规定做好清洁消毒工作也极大地增加了工作人员的感染风险。1名实验者在实验室提取微生物细胞壁多糖，其所在实验室受到这些物质的严重污染，不久后其也出现了明显的肺部感染症状^［36］。实验废物本身就是感染源，处理不当也容易造成病原体扩散^［37］。

对LAI的回顾表明，导致潜在暴露的因素包括个人防护设备的缺乏或不当使用、风险评估不充分或被忽视、缺乏标准操作程序、锐器刺伤和人员培训不足等。在对4类主要人为因素导致的LAI事件中，也有同类事件成功应对的案例报道，对LAI的应对措施与生物安全实践的概括见表3。

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表3

实验室获得性感染的应对措施与生物安全实践

表3

实验室获得性感染的应对措施与生物安全实践

人为因素	应对措施	安全实践
气溶胶化和液滴飞溅有关的实验室活动	①定期检测空气中是否存在病原体；②病原体检测与抗感染治疗	围场操作、屏障隔开、有效拦截、定向气流、空气消毒等
锐器材料有关的实验室活动	①伤口清洗和包扎；②接种疫苗、病原体检测与抗感染治疗	穿戴防护性更强的手套与防护服
执行工作人员的生物安全素质能力低	结合具体情况及时处理	①实验室安全操作培训和对操作风险环节的考核；②重视易受实验室危险影响的人员，进行疫苗接种
实验室设施或管理存在缺陷	结合具体情况及时处理	在开始实验室工作前完成设备的维护、校准、认证和验证

1. 气溶胶化和液滴飞溅有关实验室应对：1名病毒学家取出含有萨比亚病毒受感染Vero细胞的离心瓶时发生液体泄漏，感染后立即住院并接受静脉注射利巴韦林治疗，反应良好，48 h内转为无发热和无症状^［38］。1名女性实验人员在开展牛痘工作时，经吸入感染性气溶胶发生暴露，出现病毒性结膜炎，PCR检测显示存在牛痘迹象，注射了牛痘免疫球蛋白，情况持续改善，未出现长期的后遗症^［39］。

2. 锐器材料有关实验室应对：生物实验室的暴露后响应指南强调职业暴露于血源传染病HBV、HCV和HIV是需要迅速评估和反应的医疗紧急情况。1名技术人员刺伤了拇指，感染了钩端螺旋体，伤口被清洗和包扎后，该人员当天就开始服用多西环素，持续6周，健康状况一直很好^［40］。1名技术人员从尿道炎患者样本分离淋球菌时扎到了手指，该技术人员立即彻底清洗了伤口，同时用力挤压手指排出血液，还用乙醇进行了消毒，没有其他感染的迹象或症状^［41］。一所4级生物安全实验室进行动物实验时发生针刺伤事故，暴露人员接种实验性疫苗后，未出现埃博拉出血热^［42］。

3. 人员生物安全素质能力增强：实验室内低年资员工和实习学生是发生职业暴露的主要人群，这表明相关风险教育的缺失或不到位。此外，通常的实验室工作风险评估基于健康的实验人员，易受实验室危险影响的人员更应重视风险沟通，提高自我保护意识^［22］。2017年，我国甘肃省天祝县报告了布鲁氏菌S2疫苗接种引起的布鲁氏菌病暴发，共有206名动物防疫负责人参与了绵羊S2免疫接种工作，51名防控人员经血清学检测确诊为布鲁氏菌病，感染率为24.8%。疫苗接种工作不符合生物安全规定是此次感染事件发生的主要原因，包括疫苗接种处理不当、对S2疫苗致病性认识有限、个人防护不足和应急措施不完善等。患者均采用多西环素和利福平的统一治疗方案，治疗持续4周至6个月不等，病情均有很大的改善^［43］。此案例表明畜牧兽医部门应加强布鲁氏菌病防护，并按照生物安全规定进行疫苗接种。

4. 实验室设施和安全管理规范：设备不完善往往也反映出实验室管理存在漏洞，管理、饲养、实验人员等缺乏个人防护意识等潜在原因。1例实验室获得性牛痘病毒感染病例的患者在一家研究实验室中开展一种非正痘病毒的脊椎动物痘病毒相关工作，该实验室的冷柜中储存有牛痘病毒。该患者无天花疫苗接种史，使用左氧氟沙星和克林霉素后，情况并未改善。采用RT-PCR从活检样本中扩增出非天花正痘病毒DNA，该病毒与实验室中常用的牛痘布莱顿菌株同源。牛痘病毒存放在该实验室冰柜里，实验室的所有成员都可以接触到装有人类病原体的盒子和试管，并且都否认曾有意从冷柜中取出牛痘病毒，有些试管由于积霜，标签难以辨别。后来实验室进行了整改，彻底净化环境，销毁被污染的病毒分离菌，存放致病病毒的盒子上的标签字迹须清晰可辨^［44］。有研究者从某实验室的工作人员被检测为耐甲氧西林金黄色葡萄球菌携带者和可能的病毒传播者，于是实验室加强清洁和消毒管理规程，加强个人培训，并强调正确应用普遍的预防措施，以防止与实验室相关的微生物病原体自我接种^［45］。

实验室应结合所涉病原微生物设计并实施相应的预防和安全策略，考虑病原体的感染途径、病菌数量和浓度、致病条件等。控制LAI取决于行政管理、工程控制、安全培训、个人防护设备以及降低疾病风险的医疗措施（疫苗接种、应急响应以及工作人员接触前后的血清学检查），及时报告监测暴露后不良事件和临床症状。

1. 采用合适的防护措施：实验室生物安全风险由暴露事件发生的可能性和事件后果的严重性共同决定，降低暴露事件发生的可能性从实验室设计和维护、生物安全柜和其他主要防护装置、个人防护设备、消毒、废弃物管理和生物安全程序管理这些方面入手。在实施额外风险控制措施之前一般需要确定实验室活动的初始风险，用低风险方法取代高风险方法降低实验室活动的初始风险。在实验允许的情况下使用较低浓度的病原体，尽可能减少用于分析的生物材料体积；对于已经有了高度敏感和特异性分子检测方法的病原体，以分子遗传方法代替微生物方法；在分析前灭活生物样本，使组织不具传染性又保留遗传信息，生物样本更安全，在意外接触或处理的情况下不具有感染性；使用非传染性的控制毒株、减毒对照株作为高致病性菌株的阳性对照等^［18］。对容易导致感染的操作宜改进技术，规范工作人员的操作流程，避免错误，如对有可能产生感染性气溶胶的操作步骤，标本处理应在生物安全柜内进行。还可以选择合适的检测仪器，以自动化封闭检测系统替代开放式和人工操作系统^［46］。

2. 培养实验室人员的安全习惯：实施包括有效的事件响应和对暴露者的医疗护理在内的标准化实验室安全规程是基本的风险控制措施，但也只有在工作人员能够通过熟练、正确操作的情况下发挥作用。培训熟悉如何识别与控制实验室危害、有安全意识的工作人员，是预防实验室感染、差错和事故的关键。向实验室工作人员传播一套包含价值观、信仰和行为模式在内的实验室安全文化，是加强实验室生物安全的关键。制定标准操作规程，对员工进行培训并监督实验室工作，在开始实验室工作前完成设备的维护、校准、认证和验证，确认实验室设备满足规定的要求，如定期验证高压灭菌器的性能是否符合制造商规定的标准，有助于提前排除意外的发生。

3. 关注实验室人员的免疫状况：一项波兰的研究表明，工人的适当资格和习惯对于预防实验室感染有关，预防LAI最重要方法是保护实验人员不直接接触生物材料，接种疫苗并实施适当的暴露后程序^［47］。对实验人员的健康情况进行调查，包括免疫接种情况、免疫缺陷性疾病及易感因素等，有助于针对性降低暴露风险。实验者对接触致病微生物的认识不足，会降低安全性。工作经验和基础知识的缺乏会增加事故的风险，从而增加感染风险。可以通过引入强制性血液暴露筛查系统来改善这种情况，确保所有员工都及时采取暴露后程序，并建立国家实验室相关感染登记系统，每年公布1次，让员工了解风险的规模。

4. 对职业暴露进行筛查：当实验室工作人员出现不明原因的疾病时，需要考虑职业暴露感染。实验室工作人员如果发生不明原因的、潜在LAI病例，应及时报告给相关机构和职业卫生官员以及公共卫生部门，遏制病原体的进一步传播。除具体的防范措施外，实验室可成立生物安全管理委员会，定期自查。加强对病原微生物实验室生物安全管理体系的监督，确保实验室严格执行法律法规，对各项实验室规章制度和具体技术操作规定的落实是必要保障。暴露传染性物质后，并不总是立即出现症状，甚至可能无症状。对有病原体重大暴露风险的人员可进行持续的医疗监督，有助于提前识别LAI。如血清转化为识别近期LAI提供额外的信息来源，血清转化可在病原体初次感染和清除后发生，并表明与某些病原体（如HIV、结核分枝杆菌、HCV和朊病毒等）相关的感染后潜伏期。

5. 暴露发生后及时响应：暴露后处理从降低事件后果严重性出发，两个决定因素是充分清洁伤口与暴露后响应的及时性。初始响应包括提供急救或应急服务，评估事件的严重性（防护失效或感染的可能性），控制当前危险的程度，预防次生事件，并进行上报。目前对LAI发生后的响应，很多情况下没有被严格执行。调查显示，在实验室工作期间经历过暴露事件的人群中，只有不到一半向管理者报告，经历过1次以上此类事件者没有再报告过，因为管理者没有采取任何措施，报告被视为不必要的^［48］。一些暴露后响应也存在不足，如有报道指出羊种双歧杆菌和类鼻疽杆菌感染的预防性抗生素治疗具有副作用^［49］。不同人群对抗菌药物存在不同的敏感性和耐药风险。免疫功能低下或妊娠者应与医务人员协商，考虑对暴露者和胎儿的风险。

生物安全问题涉及自然科学和社会科学的多个领域，重视生物安全问题，防范化解生物安全风险是践行总体国家安全观的重要内涵。维护生物安全需要法律保障和生物行业从业者对生物安全的深刻认识，《中华人民共和国生物安全法》规范了生物安全事件的责任追究，加强了对生物安全事件的调查和处理，确保生物安全事件的及时发现、及时处理，从而有效防止生物安全事件的发生和蔓延，为当下国内的病原微生物实验室生物安全实践提供了重要的法律依据与执行要求。

近年来由于新发和潜在风险病原体的出现，LAI的生物安全愈发重要，研究表明，LAI是由人为因素引起的案例多发，病原微生物实验室的生物安全涵盖病原微生物的识别和定义、实验室条件和设备、实验室管理、实验室安全操作、安全培训、安全检查和应急处理等内容，主要涉及对实验人员提出生物安全要求，降低LAI发生风险。在职业暴露发生之前为适当的暴露后风险缓解奠定基础，除进行风险意识培训外，有针对性地对实验人员进行健康评估也有助于暴露后的及时反应，降低感染发生风险与形成有效应急处理方案，快速、稳妥、安全地处置突发情况有助于感染发生后及时将风险控制在能掌握范围内，防止延误感染者的病情，促进实验室活动安全开展。