加拿大BSL4病毒实验室揭秘
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2006年9月,加拿大马尼托巴省首府温尼伯,在一幢绿树环绕的五层楼房内,似乎是与外界截然不同的两种秋季,楼外的空气流动到这里便凝固了一般。其中一间不大的屋子里布满管线以及各种冷色调的电子设备,房间的一侧悬挂着巨幅等离子屏幕,封闭其中的氖氙气体在电压作用下产生出紫外光,不停刺激着三色荧光粉组合出各种怪异的,令一般人难以琢磨的生物细胞图像,显然是某些低等生物细胞的三维模型。陌生感加重了这里的诡异气氛,但周围的人却貌似并不为此而紧张。一时间,作为一个外来者,我不免怀疑这里是不是SCHAH,那个零距离接触世界上最危险病原体的地方。
SCHAH,加拿大人与生物健康科学研究中心,是为了对世界上最危险的病原体进行研究而建的全世界15个实验室之一。其他14间顶尖实验室,有4间位于美国,在英国、俄罗斯和德国各建有两间,此外,在法国、瑞士、印度和澳大利亚也分别建有一间。这些实验室的生物安全级别都属于4级,也就是BSL4——最高等级,因为在这些实验室中研究的病原体,均具有致命危险。正因为如此,这里严格限制外部人员的进出,而内部工作人员,在操作时也必须换上一种严密的防护服,貌似在太空工作一样。
被塞进这样一种带有人工呼吸装置的防护服,与世界上最恐怖的病原体只有纤毫之隔,是一种什么样的独特感觉?在例行的安全检查之后,我进入了SCHAH,世界上最先进,成果最突出的BSL4生化实验室之一。楼外,是温尼伯的秋日艳阳,楼内,我的面前站着实验室安全专员兰吉特?凯罗,一位头上有包头巾的印度锡克教徒,此行他是我的“行李”。
虽然自踏入大楼的一刻起程序未免繁琐,但我也不好抱怨什么:由于这里保存的尽是些难于对付的致命病原体,为防止扩散,实验室出于对安全的考虑,迄今为止还从未准许过任何媒体进入最危险的核心区域进行过采访。在我进入29000平米的“热区”之前,SCHAH还一直反对我们的到来。
“选择封闭”,斯蒂芬?瓦格纳教授站在我的身边,不紧不慢地对我解释,“与其说是担心秘密的泄露,不如说为了避免周边的过度关注。我们倒没什么好藏着掖着的。”??瓦格纳,46岁,德国人,曾在弗莱堡进行过微生物稳定性课题的研究。4年前,他加入SCHAH的三人领导小组,直到现在。
简单的寒暄之后,我忍不住提出问题。
“SCHAH在什么地方与众不同?”
“我们拥有两间BSL4实验室。其中一间研究对人类存在风险的病原体,另一间负责研究对动物有威胁的微生物。这一特点是其它任何一家实验室都不具备的,这也就令我们有条件进行一些不同于别人的研究项目。除此之外,我想你也看到了,这里的安保技术是最先进的。虽然从建成到今天已经过去7年的时间,但无论从任何角度评判,它仍然是世界上最优秀的。”
“您认为,是否能完全排除恐怖分子从实验室窃取致命微生物的可能性?”
“不能完全排除。但是要知道,这正是我们的目标所在,因此我们的安保措施是非常严格的。其实,我认为对于BSL4实验室最大的威胁不是来自外界,而是来自内部。”
“您为什么这样认为?”
“外人很难得到这些危险物质。但是,有些内部工作人员可能会承受种种压力,家庭的或经济上的,都可能导致他们做出一些违禁的事。”
“你们有多少工作人员?”,我问。
“400个”,教授答道,“但是其中只有26个在高危实验室工作。他们必须事先通过一项特殊的安全测试。比方说,我就不能进入BSL4实验室。我在BSL3实验室研究天花病毒。”
在通过又一轮安全检查之后,教授继续为我详细解释,如何将微生物依照不同的风险级别进行分类。听得我是心惊肉跳!哦,天!致命病原体!想想他们就在穿过几个过道的不远处,我似乎感觉整栋楼都是个活的生物体,组成它的都是些伸展着长长触须的恶棍!不过,得了,要来就来吧,试穿一下全封闭防护服的冲动还是占了上风。看看教授,我总比他更壮点儿。这样想着,心里油然而生小小的安全感,于是我提出再去看看他们的控制中心。
从会议室出来,沿着一条近百米长的坡道一直向前走,眼前就看到一个被叫做“N”的区域,那是整个建筑群的“热区”。它的右边内侧是数不清的等离子显示屏,正忙活着播放各种画面。
“我们崭新的紧急情况运转中心”,教授说道。看到眼前这样一种俨然火箭发射中心一般的格局,很容易相像,专家们是如何在这里监控全球的恐怖袭击事态。利用控制台的一个操作杆,我从容地调阅出一幅巨型的世界地图,随便点击任何一个区域,该地区的生化武器安全状况一目了然。在另一块屏幕里,是热闹的一群“杀人犯”:蓝色的云状拉沙病毒被放大了N倍;看起来如同弯曲的木杆状青猴病毒;链状的炭疽病毒;还有像蠕虫一样的埃博拉病毒。教授向我演示了一下紧急事态发生时要按的一些按钮,只见原本透明的玻璃墙壁顿时露出了本来面目——居然是一块液晶屏幕!可惜,他手法也太快了,我一个也没记住。教授告诉我,虽然现在屏幕上没有什么信息,但是当有状况发生时,这里能够直接了解到受灾地区、当地政府以及各国机构紧急部署的即时情况,甚至通过这里装备的戴尔监视器以及AVAYA网络终端,中心能够及时地与世界卫生组织协调对策。
“这个中心是在SARS爆发后建立的”,教授说道。SARS是一种严重的呼吸道系统传染病。2003年这种传染病首次在中国出现,并以极快的速度蔓延至全球。数千人感染,数百人因患此病而死。
BSL4实验室就在N区:这里完全与外界隔离,哪怕是一只蟑螂从这里进去或出来,都要接受检查,虽然这么干净的地方一定没有。实验室均配置防弹玻璃,窗户都具备极好防震能力。N区域内呼吸的空气经过净化系统处理,实验室处于低压状态,只有通过压力闸门才能通过出口,以防止气体在非控制状态下溢出。实验室排放的废气通过1000个N3100型的弗兰德斯过滤器导出——这些过滤器的孔隙要比最小的病毒还小85倍。
废水在经由排水管道排出之前,要先通过3个高压锅炉超过30分钟的处理,加热到120摄氏度,以确保彻底杀灭水中的病菌。所有的固体残余物,包括排泄物以及实验动物的尸体,在首先进行超低温处理之后,每月一次在滚筒中做粉碎加工,在超压状态下被加热到120摄氏度,并维持1小时。经过这一系列的工序之后,之前的含菌残留物就变作一大团干干净净的垃圾,可以放心地安置在仓库里存放了。
在这样的高危区域工作,不是随便哪个阿猫阿狗都能胜任的。工作人员必须首先经过严格的高度危险测试,并且进行为期半年的BSL4培训,之后再通过相应的心理学和生理学测验,才能在这里工作。有些人具有一种被称为“幽禁恐怖”的心理,很难接受长时间被密封在不透气的防护服当中,这样的心理素质同样无法通过BSL4的测试。
“非常遗憾,很多杰出的科学家都不能适应这里的工作”,教授说。“他们很难在拉上拉链的一瞬间保持平常的心态,放不下紧张的情绪。但这是必须的。”
透过保护玻璃,我小心翼翼地向里面望去,看到两个研究员正在凝神工作。他们是谢恩和桑德拉。当然,出于安全的原因,在这里不允许提及他们的姓氏。两个人刚巧从“热区”的精钢闸门走过。门上的压力表显示,实验室的低压被控制在负60帕斯卡。在门的上方有一个白色的控制灯,它表明此区域的其它参数也在正常的范围之内。如果情况出现异常,红色的警报灯会亮起,实验室将被禁止入内。
进入闸门之后,两个人必须脱下自己的衣服——当然这个过程是分开的,呵呵,和《星际战将》里边的男女混浴可不一样。在他们穿上沉重的防护服之前,首先要穿上一件轻便的鲜红色工装服,然后才是那件价值高达2500美元的蓝色美国产ILC防护服。哼哼,当然还有一件是雅致的白色,留着为我准备,由法国的Delta公司生产。我心中暗想,这上面要是有个iPod的挂袋就完美了。
两个人全副武装,脚踏笨重的橡胶靴,这样一副德性让我想到高速路边到处立着的米其林小人儿,不免还是觉得自己的白色比较帅!在实验室的低压状态下,空气通过防护服上的小孔排出,但却把病菌阻挡在外面。它们身上连着一个螺旋形的橡胶管,另一头连接到实验室顶棚上用来传输空气。比较神奇的是,他们的工作空间还安装有吸气装置,能够及时把散落的病原体吸入过滤系统。感觉上,就像工作在一个大的洗尘器里。
谢恩正在一个容器边上研究扁虱,它们身上带有一种新发现的被称为CCHF的致命病毒,属于埃博拉病毒的近亲。桑德拉则正在观察18个月之前首度在亚洲发现的尼派(Nipah)病毒。CCHF目前为止只能传染羊,但尼派病毒却能够传染猪和人类。我好奇地翻看了他们的日志,看到他们当天已经对埃博拉病毒、青猴病毒和艾滋病毒进行过实验。
实验结束之后,谢恩和桑德拉用高浓度化学溶剂喷洒他们的防护服,进行消毒,然后保存到安全地带。6个月之后,会有一件新型的防护服代替它,而这件衣服就要离开实验室了。就像所有来到过实验室的东西一样,用过的衣服要销毁焚烧掉。当然,人不用销毁。
不过,要想再次通过精钢闸门从这里走出去,他们还必须仔细地再洗一遍澡。
现在,我就位于这个地方。
在我面前的这道钢门,带有一个十字形的把手,看上去就像一个结实的保险箱,只不过后面装着的不是金条,而是通向炭疽病毒实验室。闸门的密码是四位数,确实是简单了点,还不如我的银行卡密码。只见教授在键盘上手指飞动,之后我就被请到一间狭窄的淋浴室里。然后该怎么办?我看到墙上有个防水按钮,上面写着“开门——按这里”。大胆按下去,一间实验室终于展现在我的面前。房间不大,差不多有16平方米,装备着三个低压工作台。这时候我感觉脚下的橡胶袜子是那么不自在,呼吸时产生的雾气也让我很不适应。我被封闭了!刚才拉链发出那一声讨厌的声响之后,我把自己与外界隔绝了,心跳随之加快。我不会也患了幽闭那什么恐惧吧!?不过,通到屋顶的气管不时送来凉凉的清新空气,这多少让我感觉舒服。
来到工作台前,由玻璃反射的形象中我发现,自己看起来就像一个太空漫游者,正站在离工作台很近的地方。迈出的第一步当然有些笨拙,但是之后我就开始慢慢习惯于这种防护服了。我坐在开放式工作台前的转椅上,拿起一个最小的塑料管仔细端详——如果把它带出去,那里面保存的病原体能够杀死数千人!
这时,我突然想起世界卫生组织的一篇有关报道,号称曾有科学家在BSL4实验室中受到过病菌的感染。这样的事故在过去几年中发生过两起,俄罗斯的那个研究院还为此而丧生了!我迅速把手上的小管放到一边——这样也许更安全些。
还是赶紧离开吧!当身后的精钢门徐徐关闭,我发现刚才身上已经被汗浸透了。
我再次回到会议室,向教授提出了一个琢磨许久的问题:“世界上哪些病原体是最危险的生化武器?”不想教授却微微一笑:“我当然知道***,而且我也可以告诉你”,他停顿了一下:“但是之后我必须杀掉你。”
汗,我还能说什么。教授倒是很开心:“这就是我们对于这个问题的标准***。为谨慎起见,这个问题的***最好还是一直作为秘密。”
相关链接:病原体实验室分级
BSL1(biosafety??level??1,生化安全1级):BSL1级的生物体并不致病。无须采取特殊的安全措施。夸张一点说,它们和市场上卖的蘑菇一样安全。各种无害的真菌就属于BSL1级。
BSL2:这类生物体会致使人体患某种疾病,但能够预防和治疗。大部分肠道细菌,比如沙门氏菌都属于BSL2级,另外还有脓菌、疱疹病原体和感冒病毒。在进入BSL2实验室前,必须首先采取安全预防措施。
BSL3:这类病原体能够引发较严重的疾病和传染病,但一般情况下仍然能够预防和治疗。大部分病毒性病原体,比如脑炎、黄热病、肝炎以及等等一系列细菌,例如炭疽菌。BSL3实验室必须使用一种特殊的工作台,通过空气压力系统避免病原体散布到空气中。
BSL4:这些东西可不简单,一旦招上就极有可能导致性命之忧,因为它们既不能预防也无法治愈。飞沫和血液传染是他们传播的主要途径。几乎所有的出血热病原体,如克里米亚刚果热、埃博拉出血热以及青猴病的病原体,均会导致人体严重地出血。因此在实验室中必须预先采取严密的防护措施。实验室的工作人员一定要身穿防护服,实验室所丢弃的东西都必须经过消毒以及过滤处理。
三个运行了20年以上的BSL4实验室
摘要:
本文介绍了美国陆军传染病研究所、和南非国家传染病研究院这3个运行了20年以上的生物安全4级实验室的基本情况,包括研究项目、研究制剂、实验动物、位置以及实验室意外事故及结果等方面的情况。
1. 美国陆军传染病医学研究所 — 1972-2003
1.1 研究项目:
动物模型病毒传染的发病机理研究,包括临床和解剖病理学;动物对病毒性出血热病原体浮质感染的定量易感性;诊断化验和空气取样探测器的开发;制剂的分子解剖学与遗传学;抗病毒组分的新药筛选项目;减毒活、灭活和重组疫苗的开发。
1.2 研究制剂:
马丘波病毒、鸠宁病毒、南美出血热病毒Guanarito株、南美出血热病毒Sabia株、拉沙热病毒;马尔堡病毒与埃博拉病毒;裂谷热和克里米亚-刚果出血热病毒;森林脑炎病毒、鼠疫杆菌和炭疽杆菌。
1.3 实验动物:
老鼠、仓鼠、豚鼠、非人类灵长类、野生啮齿动物、羊。
1.4 位置:
马里兰州Fort Detrick的2座建筑。整个BSL-4空间:约6500平方英尺。1/3是实验动物空间,实验室空间的衣服设备和橱柜的比例为2:1。
1.5 BSL4空间的时间投入:
约343,980 小时。(6.5 人/8 小时 天 x 1680 小时/年 x 31.5 年)。
1.6 实验室意外事故及结果:
运作早期,研究工作完全在安全柜中进行,侵入性事件导致处理人血浆中所含的特殊病毒抗体,同时限制在一个建筑的隔离房里,后来也就当作了工作人员暴露于意外事故的制剂生病后的重病特别护理设施。
最值得关注的2起入侵性意外事故是:
1979年11月,一个装有拉沙病毒的注射器针头意外扎到手指。立即施用病毒唑和免疫血浆。没有出现病征及血清学感染迹象。
1982年12月,一个感染了鸠宁病毒的猴骨碎片刺破了手指。使用免疫血清后没有临床或亚临床感染症状继发。
2. 美国疾病控制与预防中心
2.1 研究项目
所有BSL4制剂诊断的诊断方法及试剂开发;动物模型病毒感染的发病机理,包括自然野生储存宿主;VHF制剂的分子原子学及遗传学;有限的疫苗开发工作;诊断、临床病理学及病毒学以及新制剂的发现。
2.2研究制剂
5种沙粒病毒、马尔堡病毒、埃博拉病毒、克里米亚-刚果出血热病毒、裂谷热、尼帕和亨德拉病毒、俄罗斯春夏脑炎病毒和森林脑炎病毒、汉他病毒(仅动物研究)。
2.3 实验动物
老鼠、仓鼠、豚鼠、非人类灵长类、鼠、5种野生啮齿动物。
2.4 位置
建筑A:1970-78。 About 70 linear feet of Cabinet line.
建筑B:1979-1989。约900平方英尺,其中30平方英尺橱柜面积、300平方英尺正压实验室和200平方英尺正压动物空间。
建筑C:1990-2003。约5000平方英尺,其中约30左右为动物空间。实验室完全在正压环境下操作。
2.5 BSL4空间的时间投入
120560小时。
2.6 实验室意外事故及结果
动物咬伤:汉他病毒感染的啮齿动物,无感染。
动物咬伤:灌注汉他病毒的动物,接种前被鼠咬伤。
对感染埃博拉病毒的老鼠接种前被针头刺到,无感染。
高压灭菌锅连锁失效,没有出现感染的结果。
多年来工作期间发现过多起手套或防护服外面撕裂或破洞的事件。这些事件都进行了评估并深入探究。没有使用过治疗措施,也没有感染的结果出现。
2.7 设施/系统故障: 无记录显示引起过工作中断。
3. 国家传染病研究院
约翰内斯堡,南非,1980-2003
3.1 研究项目
南非及临近地区所有HF爆发的诊断制剂以及支撑;动物感染的发病机理,特别是候选野生储存宿主种类的发病机理研究;挑选的出血热病毒临床病毒学及分子生物学研究;疾病爆发的自然史野外调查;人和动物感染的血清流行病学。
3.2 研究制剂
马尔堡病毒和埃博拉病毒、裂谷热病毒、克里米亚-刚果出血热病毒、10种汉他病毒。
3.3 实验动物
老鼠、豚鼠、兔、蝙蝠、龟、鸽子、蛇、蟑螂、蜘蛛、青蛙、千足虫、蜗牛、野生啮齿动物的20种、野兔、刺猬、珍珠鸡、鸡等。大量的动物工作专注于马尔堡病毒和埃博拉病毒野生宿主的研究上。
3.4 位置
Rietfontein,4500平方英尺空间划分为721平方英尺的正压服实验室和222平方英尺的类似动物保藏室,还有999平方英尺的橱柜实验室(现已不存在)。保留了1443平方英尺作为房间、淋浴和服务走廊。
3.5 BSL4空间的时间投入
近23年来约40,000小时。
3.6 实验室意外事故及结果
蝙蝠咬穿了双层手套。无感染。
3.7 若干其它事件.暴露的监测接近21天,这期间暴露人员是不得离开本镇的,这也适用于结束BSL4内最后一天工作的所有雇员。无感染记录。
3.8 设施/系统故障:
引起操作停工的事件仅1起。当时工作人员打开封闭间要再添加一些液体而没有关闭氮气压力槽,大约5升高浓缩马尔堡病毒突然呈烟雾状扩散。实验室用戊二醛拖洗了几个小时,最后用甲醛气体进行了净化排污。2名“暴露”的工作人员无感染发生。BSL-4防护区无破损,园区里紧邻的户外猴群也无感染发生。
【.8月25日】
在九一一之后,恐怖主义分子利用生物化学武器袭击文明社会的可能性引起了人们的担心。
最近中国流行的非典型性肺炎虽然没有证据和任何国家研制生化武器有关。但这种大规模迅速流行的传染病再一次证明了即使在医疗科学发达的21世纪,形形色色的病毒和细菌仍然足以对人类社会造成致命的威胁,特别是那些出于政治目的人为地制造出来和人为地散布的疾病。
1999年,纽约蓝灯书屋出版过一本题为《生物战危害》(BIOHAZARD)的书,谈的是苏联研制和发展生物战武器的情况。书的作者叫阿利拜克他出生在苏联阿塞拜疆共和国,在70和80年代时是苏联生物战高级专家,1993年苏联解体后来到美国。
阿利拜克在书中说,苏联的生化武器名目众多。例如:苏联科学家成功地改变了炭俎病的基因,使得这种病毒能不受五种抗生素的影响。苏联还在它瞄准美国的SS18洲际导弹上安装了携带炭俎病毒的装置。苏联在和阿富汗游击队作战时曾使用过一种从马身上提取的病毒,能侵袭人的鼻腺。在1985年艾兹病刚发现不久时苏联就设法从美国弄到了这种疾病的有关生物学样本,企图把它发展成为慢性致死的武器。在80年代后期苏联还有过一个叫做“篝火”的生物战项目,试图通过改变人的神经系统而影响到人的心理和行为。苏联克格勃对这个项目很感兴趣,因为这种生物战不是直接杀人,但效果更大,而且不会被病理学家发现。
阿利拜克说,即使在戈尔巴乔夫大力推动改革和与西方和解的时候,苏联军方仍然在大力发展生物战武器。例如从1985年到1990年,苏联生化武器部门得到了10亿美元的拨款。当时有6万苏联科学家在生化武器研制和生产部门工作。他说在阿塞拜疆,就在他小时候玩耍的地方苏联造了一家工厂,生产杀死牲畜和毁灭农作物的生化武器。他到美国之前不相信美国政府早在1968年就宣布单方面废除生产生化武器,但当他了解到美国的情况后他说“美国只有两个炭俎病专家而我们有两千个。”
阿利拜克说,在苏联解体之后,过去在军方和政府严格控制下的生化武器和技术正在逐步失去控制。他本人就曾经受到好几个国家的邀请去为他们发展所谓“防御性”的生化武器。谁也不知道究竟有多少前苏联科学家接受了这样的邀请。而在俄国国内,一些生产生化武器的企业正在用这种特殊武器挣钱。他甚至看到过一份来自俄国某公司的生化武器订单,吹嘘说这家企业的生物武器技术是举世无双的。
阿利拜克还谈到了苏联情报部门了解到的中国军方研制生化武器的信息,尤其是发生事故导
致传染病的情况。那是在80年代后期,苏联间谍卫星发现在一个靠近中国研制核武器基地的地方有一些看上去象是研制生物化学武器的工厂。在那个地方突然发生了历史上从来没有出现过的内出血和高烧并发症,这和一种源自非洲的叫做艾波拉的病毒有关,不像是源于本地的传染病,因此苏联专家认为这很可能是由于实验室事故而引起的。在阿利拜克的书出版后,中国驻美国大使馆收到好几个来自新闻界的电话询问有关真相,但大使馆没有回答。
阿利拜克介绍的有关生化武器的情况告诉人们,共产党国家一直谴责西方国家研制和发展生化武器,但他们自己在这方面却花费了和他们的国民生产总值不相称的巨额资金。由于这些国家政治前景非常不稳定,一旦政局有变,这些大规模毁灭性武器的下落能让全世界坐卧不安。
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这个帖子是我一直想转过来的可是图片比较多而且帖子内容比较长就一直没动手,放心我用的虽然是附件图片形式但是我问过了普通会员浏览是不扣除金币的。我其实一直对防化军种很感兴趣,可能是因为小时后看到那些带着防毒面具穿着防化服的人很酷的原因吧(汗。。还有人觉得穿着防化服酷?)不过酷不酷的不知道,但是真热这个是铁定的。后来长大了也对这方面有了一定的了解,记的2002年的时候看了一本书盘点美国军事装备的,其中在生化武器章节就提到了文中说的“基因武器”从当时到现在我一直觉得这东西在“暗物质武器”出现之前可以算是终极武器了绝对的精准打击,不过不知道各国的研制成果怎么样,这不同于其他的生化武器,确实让人觉得可怕。
学的时候看过一部国产的电视剧《一级恐惧》是描写鬼子生化武器遗留造成中国一个小山村受伤害的影视剧,我觉得这样的题材特别少包括到现在你们看见过生化武器题材的电视剧么?少吧很多都是什么“胡扯子宫剧”(哦我好像打错字了

)不过很遗憾这样的电视剧好像就在没重播过不知道是不是触犯到广电总局哪个神经了,如果你看着不爽可以当时不审批呀。题外话:《历史的天空》这部电视剧重播的也很少。
最近有部美国的电影叫做《传染病》那里面就有很多BSL-4级生化实验室的镜头,不过最终传染病专家也收到了电影中病毒的感染,而且这部电影中也描写了当大灾难到来的时候比如因为传染病造成的食品短缺后,欧美的人也不都是那么绅士,在超市照样有猛男为了食品和水与妇女、儿童大打出手,看着我这个汗呀不由自主的想起了前一阵意大利搁浅游轮的船长先生。
帖子很长但是可以算是个比较好的科普帖,而且让大家对生化武器的防护也算做了一个简单的了解,希望大家喜欢。
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本帖最后由 Leinuo的延续 于 2012-2-13 10:25 编辑 ]