决战病毒：建设P3实验室

admin

5月20日，国家发改委、国家卫健委、国家中医药管理局联合发布《公共卫生防控救治能力建设方案》，提出全面改善疾控机构设施设备条件，实现每个省至少有一个达到生物安全三级（P3）水平的实验室，每个地级市至少有一个达到生物安全二级（P2）水平的实验室，具备传染病病原体、健康危害因素和国家卫生标准实施所需的检验检测能力。

6月8日，国家卫健委发布了《关于加快推进新冠病毒核酸检测的实施意见》。《意见》提出，加强实验室建设。各地要加强三级医院、传染病专科医院、县（区)级及以上疾控机构、海关及有条件的县医院实验室建设，使其具备开展新冠病毒检测能力。

全国两会期间，国家发展改革委负责人表示，要争取尽快实现每个省（区、市）都有一个生物安全三级即P3水平的实验室，每个地级市争取实现有一个生物安全二级即P2水平的实验室，大大提高重大疫情快速检验检测、快速响应的能力。

目前疫情向好，在政策层面的支持下，全国多地已经将P3实验室建设提上日程。

什么是P3实验室？在突发公卫事件中发挥了什么作用？

P3实验室是生物安全防护三级实验室的简称，P是Protection的缩写。整个实验室完全密封，室内处于负压状态，从而使其内部气体不会泄漏到外面而造成污染，也就是“气流”的单向流动。

生物安全实验室根据微生物及其毒素的危险程度，分为P1、P2、P3和P4四个等级，对生物安全隔离的要求逐级增高。

P1实验室：

基础实验室，适合对人体、动植物或环境危害较低，不具有对健康成人，动植物致病的因子。

P2实验室：

基础实验室，适用于对人体、动植物或环境具有中等危害或具有潜在危险的致病因子，对健康成人、动物和环境不会造成严重危害，有有效的预防和治疗措施。

P3实验室：

防护实验室，适用于处理对人体、动植物或环境具有高度危害性，通过直接接触或气溶胶使人传染上严重甚至是致命的疾病，或对动植物和环境具有高度危害的致病因子，通常有预防和治疗措施。

P4实验室：

最高级别防护实验室，适用于对人体具有高度危险性，通过气溶胶途径传播或传播途径不明、尚无有效疫苗或治疗方法的致病微生物或其毒素。

SARS、H1N1、MERS、埃博拉、H5N9、新冠病毒等，都需要在P3或P4实验室中进行相关研究。

此次的新冠肺炎是新冠病毒感染引起的，属于呼吸道传染病，那么，保存病毒、研究病毒都需要在P3实验室中进行。在新冠肺炎疫情中，P3实验室承担了新冠病毒的病毒分离工作，最早的病原体分离就是在P3实验室里面进行的，只有我们分离到病毒以后才能确认此次引起此次疫情的是冠状病毒，同样在后续的科学研究，比如各类药物是否对新型冠状病毒的产生作用，疫苗研究等，这些实验都要在P3的实验室里面进行。

个人防护

P3实验室对于个人防护的等级要求也很高，检测人员必须穿戴实验室生物安全三级防护装备：外科手术衣、连体防护服、手术隔离衣、靴套，N99口罩、正压呼吸面罩、三层防护手套。一层层做好严密防护之后，要经过四道隔离门才能进入核心区--病毒实验室，以确保P3实验室的绝对安全。

每天在病毒实验室一待就是四五个小时，出了实验室，还要花费大量的时间开展与新冠病毒相关的其它研究工作，平均每天工作时间均在12小时以上，这就是P3实验室检测人员的战“疫”日常。




图片来源：江苏疾控

实验室里与病毒的正面交锋

核酸检测是确诊新冠肺炎的“金标准”，而检测流程中的每一个环节都是精细活，容不得半点马虎。在操作中，实验员面对眼前的样本，需要“一个一个揭开盖子加样和核酸提取”，这无疑是与病毒的正面交锋。

那么，P3实验室的实验员是如何与病毒“过招”的？

据介绍，实验室内的检测流程可分为5个步骤：样本进入“传递窗”——灭活处理——开盖加样和核心提取——扩增反应判断结果——高压灭菌。

第一步是样本进入实验室。采集的检测样本在进入P3实验室前，得先进入一个特殊的窗口——“传递窗”，也叫作空气锁。它有不能同时打开的双重门，保证传递样本时带进去的空气被隔离在双重门中，使实验室外的环境不受污染。样本将在这里开启它在实验室中短暂的一生。

第二步是检测前的灭活处理。样本将在水浴箱经半小时56℃高温灭活，使病毒蛋白不再有生理活性，失去感染、致病和繁殖能力。这会让检测时相对安全，但病毒蛋白的基因序列并没有受到影响。

第三步是检测的核心环节——开盖加样和核酸提取。

在标本处理间，实验员拿到灭活后的样本时，第一个动作就是振荡，尽量让拭子上的病毒洗脱在培养基溶液中，再静置5分钟沉淀。接下来是开盖加样，必须人工操作，且需要两个人高度配合才能完成。一人拧开样本罐盖子，另一人拿着微量移液器在样本罐中吸取微量溶液，放到另一个提取管里，再拧上管盖。就这样，400多份样本要打开瓶盖吸取转移400多次，每一次都是实验员与病毒面对面的“开撕”

人工核酸提取的步骤更为复杂，考验着实验员的耐心与谨慎。核酸提取可以使用仪器辅助，但由于比对需要，往往要加以人工操作，需要反复进行离心、加试剂、洗涤等10多个步骤。其中，需要打开管盖的操作就达7次以上，完成一例人工核酸提取要50分钟左右。

第四步是判断结果。提取的核酸送到核酸检测室内，就要上仪器了。实验员将提取的核酸加入到扩增试剂中，通过荧光PCR仪进行RT-PCR反应，用时约110分钟，就可分析判断结果为阴性或阳性了。

最后是污染物的高压灭菌处理。实验过程产生的污染物通过高压灭菌后，按普通医疗垃圾处理。

去伪存真

在P3实验室，任何一个环节出现问题均可能导致“假阴性”或“假阳性”。为保障检测质量，检测结果将经历重重比对与复核。

据介绍，检测质量的保障措施在检测前就已经开始了。样本采集的医务人员必须经过严格培训和考核才能上岗，样本质量与采集技术密切相关，每一帧动作流程都必须按规定进行。样本采集完后的护送工作均需按照严密程序，由专人专道配送到实验室。

在检测过程中，实验员谨慎对待每一次测试，不错过任何一个可疑样本。针对可疑样本，将选用不同试剂复核确定，防止“假阴性”出现；同时，每进行一批实验，均会随机插入3个以上空白对照，针对阳性样本会开展病毒基因的测序比对，以防止“假阳性”出现。

检测后，实验室将定期随机抽取检测后的样本送第三方实验室检测，对数据对比分析，保障检测的准确性。

成本

2003年的SARS之后，国内新建了一批P3实验室，上海公卫的P3实验室就属于其中之一，2004年开始建设，1年后建成，2008年奥运会期间投入使用，面积有800多平方米。

P3实验室的建设成本和维护成本都很高。当年的建设成本比现在低，大约2万-3万元/平方米。

关于运行和维护成本：实验室的全新风系统包括初效、中效和高效三套系统，每套系统都有几十个过滤器，高效两三年换一次过滤器，需要几十万；初效、中效半个月或一两个月更换一次，也得几十万。平均下来，光是全新风系统和自控系统的维修和维护一年需要花费近100万元。

此外，电源两三年换一次五六十万元，摊下来一年30万左右。高压灭菌器、送排风HEPA、生物安全柜、实验室密闭性等校验费，每项都在1000元-3000元之间，实验室有十几台生物安全柜，几十个HEPA，再加上其他仪器，都需要年检，每年的校验费三四十万。防护服、N95口罩、帽子、手套、正压头盔一套算下来，一个人进去一次需要150-200元。

江苏省疾控中心P3实验室规模相比上海公卫小一些，面积大概180多平方米，核心区约25平方米。江苏省预防医学会会长、原江苏省疾控中心主任汪华回忆，江苏省疾控中心的P3在2004年建成，整个实验室的建设成本大概380多万元，每年的维持费用在50万-80万元。

2004年，江苏省疾控中心的P3实验室就进行了SARS病原的研究，后来国家规定所有的SARS标本必须送到北京，工作就停掉了。在这之后，实验室没有再遇到高致病性病原引起的病情，平时大部分时间空置，偶尔用于结核病病原、艾滋病病原的研究。

除了必要的维修维保，上海公卫P3实验室每年运行天数超过250天，这在国内的P3实验室中利用率很高。

宋志刚说，上海公卫的P3实验室有4个核心工作间，因为既要做科研，又要做应急，所以需要保证任何情况下有1个核心工作间可以应急，其他3个核心工作间则几乎每天都在运行。“本身我们中心内部每年就有2个亿经费的科研项目，再加上外单位的项目，科研任务非常多，要一个一个排队进去做实验，而且一个实验项目一旦进来，通常都需要几个月连续运行。相对来说是国内运行效率比较高的实验室，有些实验室可能一年也开不了两三次。”

各地P3实验室建设提上日程

广东省科技厅原厅长、韶关市市长王瑞军在今年两会期间透露，广东省已在推进制定《广东省生物安全实验室体系建设方案（2020-2025）》，广东省要规划新建大约20个P3实验室，改扩建已有的8个P3实验室，“希望三年内我们能够解决基本的P3实验室的需求，在5年内至少建成一个P4实验室”。

王瑞军同时表示，美国有近1500个P3实验室，几乎只要是医疗机构或医学院都有设置。相比较而言，中国缺乏高等级生物安全实验室，短板突出。

也是在全国“两会”期间，全国人大代表、四川大学华西医院院长李为民说，四川将建两个P3实验室，有望在一年内建成并投入使用。

5月，北京市疫情防控新闻发布会上，北京市卫健委主任雷海潮表示，北京尚没有一所P3实验室，未来将加强P3实验室建设。

福建省福州市也在5月公布即将建设新的市疾控中心，因旧址仅设置P2实验室，无法满足国家公共卫生应急防控体系提升建设的要求，新的大楼将设P3实验室。

疫情的中心地武汉也在加快行动。4月，湖北省发改委官网批复了华中科技大学实施应急防控P3实验室及检测中心建设项目，算上A2及A3实验室、P2及P3实验室、应急生物样本库、传染病研究室、生化检测研究中心等建设内容，该项目估算总投资近17亿元。

宋志刚认为中美P3实验室数量差别很大的一个原因是，中国P3实验室的建设标准比美国高很多，按照国内的标准，美国的P3只相当于中国的P2+，但就算是这样，国内的生物安全实验室跟美国比仍然有差距，“我们国家这么大，人口有这么多，传染病每年都或大或小发生，每个省一个P3实际上是有必要的。但是建设目的和建设地点要斟酌一下，不能想建哪就建哪。如果利用率很差，运行成本和维护成本又很高，不能够起到应有的作用，也是很大的浪费。”

汪华观察到，江苏省内最近想申请P3的机构很多，都想新建，或者在现有的基础上改建、扩建。他认为P3的建设不能单纯跟美国的数字比较，要看整体的工作水平和工作能力，现在也有很多地方提出来要建P4实验室，国家应该从整体上进行规划，各个省也要看自己的情况。比如江苏，药企多，开发生物制剂、诊断试剂的企业非常多，广东情况也同样，可以多建。

------------------------------------------------------------------------------

End

1500人QQ大群，欢迎加入

1号QQ群：140978441

2号QQ群：951835987

抗体世界：www.ivdab.com

IVD原料论坛：www.BBSivd.com

IVD原料世界--微信公众号