12/26/2010

「2008研究資源週系列活動」報導

生技研究之生物安全守則與防護

本院「研究資源2008系列活動」於9月5日在台灣科技大學進行第二場活動「生物安全與細胞培養研習會」,邀請衛生署疾病管制局陳維峰技正進行生物安全課程之講授。這是繼2007年系列活動之後,第二次將生物安全的議題納入細胞培養教育訓練的一環,藉此提醒國內年輕研究人員在進行細胞培養及品質管理的同時,也必須嚴格遵守研究過程中的生物安全規範。今年的「生物安全」課程內容包括生物安全規範的國際發展沿革、生物安全預防控制原則、風險及危害評估、生物安全防護設備與措施、以及實驗室生物安全守則與參考資料。

生物安全之國際發展

研習會上,陳維峰技正首先說明國際上所面對的生物安全威脅。全球暖化造成全球糧食生產失衡的危機,授粉昆蟲的死亡或消失,SARS、禽流感及口蹄疫病毒等新興疾病的快速拓展,交通往來頻繁增加人畜共通傳染性疾病等之複雜度,基因轉殖與病原微生物操作上的安全考量等,都提醒我們必須重視每一個可能衍生生物安全問題的環節,而各國也都對國際間的生物安全事件極為重視,主動前往取得最新資訊與相關資源,以利後續研究與預防工作的進行。目前國際上有極多數國家參與簽署生物多樣性公約及生物安全議定書,約定基因改良活生物體的跨境運輸、過境、處理及使用,以確保生態保育與永續利用。

陳技正指出,與生物科技發展有關的生物安全議題落實在職業安全衛生的管理上,則需以預期(anticipation)、認知(recognition)、評估(evaluation)及控制(control)的安全防護技術及管理程序,來預防病原微生物或其毒素對人員產生傷害。目前國際間也發展出許多相關的規範與準則,例如美國國家衛生研究院(NIH)、美國疾病管制局(CDC)、世界衛生組織(WHO)、加拿大人類與動物健康科學中心(CSCHAH)等單位,在重組與轉殖基因、感染性微生物、生物反恐、動物實驗安全、實驗室設備安全、感染性物質傳輸等面向的安全防護,分別出版操作指引或規範,進行指導與推廣工作(註一)。過去亞洲地區比較漠視生物安全管理制度的建立,近年來在幾次重大事件之後,新加坡及中國大陸在這方面的防護工作及制度建立進展很快,中國大陸快速地制訂法律、完備行政命令及相關措施、加強硬體設備、落實人員訓練與管理,新加坡更藉由則成立跨國生物安全組織、落實國際教育訓練、並加強與WHO的通訊聯絡,值得我國加以借鏡。

生物安全預防控制

陳技正表示,2003年台灣地區爆發的SARS疫情中,曾發生實驗室人員因未確實遵守安全操作規範而遭到感染的案例,說明了遵守生物安全預防控制原則的重要性。他指出,依據統計資料,一般常發生的實驗室感染事件通常都是在實驗室內部環節沒有處理妥當,例如實驗室安全設施不完備,缺乏可目視的生物危害標示,操作紀錄不完整,實驗室動線缺乏污染管控的設計,殺菌消毒與定期維護未徹底執行,實驗室人員缺乏生物安全教育與訓練,缺乏個人防護裝備(personal protective equipment,PPE),缺乏緊急應變演練(emergencies),人員健康監測與預防措施(如疫苗注射)未確實執行等。國科會制定有「基因重組實驗守則」(註二),守則中將生物安全等級(Biosafety Level)分為4級(BSL1-BSL4),針對操作不同風險等級(RG1-RG4)病原微生物的感染風險訂出相對的生物安全程序,等級越高表示危害風險越高,也需要不同等級實驗室(P1-P4)及不同種類生物安全櫃(3個等級,6個型式)加以配合。此外,生物安全分級還需要考量實驗室操作量、操作濃度及操作流程等。陳技正將生物安全等級的基本原則簡化如下,以便學員瞭解各項標準之間的關係。

BSL 1 = Practice + Safety equipment + PPE + P1

BSL 2 = Practice + Safety equipment + PPE + P2

BSL 3 = Practice + Safety equipment + PPE + P3

BSL 4 = Practice + Safety equipment + PPE + P4

瞭解生物安全分級標準之後,必須落實到執行層面。陳技正表示,實驗室生物安全的預防控制有四個基本層面,包括工程控制(engineering controls)、管理控制(administrative controls)、制訂實驗室安全操作流程(practices and procedures)與個人防護裝備(personal protective equipment)。工程控制的目的是要提供安全的工作環境,避免暴露在危害物質之中,其方法包括取代(substitution,也就是以較不具安全疑慮的物件取代)、隔離(isolation)、通風(ventilation)及設備更修(equipment modification);管理控制可以透過教育訓練及管控實驗室操作流程加以落實;實驗室安全操作流程的建立可以依據實驗室性質參考上述生物安全等級之守則加以研擬,在遵守相對應規範以及維持操作動線彈性之間取得一個平衡點,最重要的是徹底執行實驗室所建立的流程;個人防護設備部分,主要是針對實驗室人員進行生物性、化學性、輻射性、電源、機械性或其他危害源的防護,所需要的相關配備依生物安全評估及實驗室等級有所基本規範。然而在可用資源有限的考量之下,個人防護工具的備置還是可以作一些彈性調整,但前提是必須達到個人保護目的。

風險及危害的評估

為即時因應不慎發生的感染事件,實驗室還必須建立風險及危害評估系統(risk assessment)及緊急應變的流程,以阻絕感染的持續散佈並進行減害行動。陳技正指出,風險評估系統考慮的因子應包括病原微生物特性、致病狀況、感染劑量、病原(agent)的環境穩定性、傳播的路徑、可傳染性(communicability)、病原的數量濃度或體積、有無可利用的疫苗或治療方式、工作人員的過敏性(allergenicity)考量等。評估系統裡要考慮的面向則包括:實驗室及個人的安全需求、適當的防護等級及操作需求、個人的防護裝備、訓練的需求、系統設置機構的責任義務、生物保全的需求(亦即是否有商業機密程度及生物安全等級)、要符合哪些法律規範的需求。風險評估過程中各種步驟介入的時機可用下圖呈現。

為了讓實驗室、單位或是機構裡的風險評估系統更周全,並隨時監督生物安全執行狀況,機構內須成立生物安全委員會(IBC),進行系統審核與監督。委員會在進行系統審查時要注意的事項包括:風險判斷、傳輸途徑、醫學上的監測、工程控制的方法、個人防護具的使用狀況、實驗室及實驗動物畜養環境設施的安全設計、人畜共通疾病、動物試驗安全性及病媒特性等。

另一種風險分析的方法是進行職務危害分析(Job Hazard Analysis,也可稱為工作安全分析Job Safety Analysis),這種方法比風險評估更聚焦於工作人員危害預防,應用於包括:發展或更新標準操作步驟(SOP)、訓練操作者避免操作危害、查核危害來源、意外事件調查(調查操作程序及人員訓練是否有缺失)、以及觀察及評量人員操作情況。

除了建立風險與危害評估系統之外,在減害部分也很重要,必須建立一套緊急應變的操作計畫,以因應突如其來的緊急事件,例如大規模病原外洩、生物安全櫃病原微生物外洩、意外的暴露危害(例如針頭穿刺、眼睛或黏膜接觸、吸入性傷害等)、停電的危害(例如生物安全櫃、冷凍設施、通風系統、照明設備或水源提供等)、火災的危害等;此外,還要準備因應以上事件所需要的緊急醫療救助計畫。

生物安全防護設備與措施

適當的生物安全防護設備可協助形成有效的圍阻體(containment),在實驗室操作空間內發生源即阻絕感染意外的擴散。陳技正表示,生物試驗特殊的設施環境不像一般建築結構,還需要加入生物研究專業人員的安全考量意見,在設施及設備規劃設計初期即應與建築設計與工程人員做好妥善的溝通,有關生物安全各等級實驗室的相關設施標準可以參考附註的參考資料。

工程設計要注意的部分包括建築設計、機械設計及其他工程設施的設計。機械設備要考量的部分包括冷暖通風空調系統(HVAC)、空氣流動、高效空氣粒子過濾網(HEPA)、正壓排氣閥(damper)、生物安全櫃(BSC)、管線系統(plumbing system)、排水系統、滅菌設備、除污消毒通道等;其他工程設施要考量的部分則包括主控系統、試驗空間壓力管空系統、氣流監控系統、警報裝置、影像監視系統、感應器系統、電力系統、電話及內部對講系統、出入口連鎖管制系統(door interlock)、空氣過濾系統(penetration)、門禁安全管控系統(security/entry control)等。

生物安全計畫及管理流程

為了讓生物安全管理成為一項機構裡管理機制內的一環,所有生物試驗單位都應該建立一套正式的生物安全計畫(programs),計畫中需要包含的面向有:組織架構(Organization)、風險評估程序(Risk assessment)、具有危害性質的物件清單(Inventory and registration)、生物安全防護流程(Biosecurity)、標準作業程序( SOPs)、管制措施(Control measures)、教育訓練(Training)、緊急應變程序(Emergency procedures)、醫護支援管理機制(Medical management)、計畫文件建檔與程序記錄(Documentation & record keeping)、檢體傳輸與驗收程序(Transportation & Receipt)及廢棄物管理(Waste Management)等,作為建立實驗室生物安全的基本指導準則。

後記

養軍千日,用兵一時。從國際上所曾發生的生物性危害與感染事件可以瞭解,這類事件的影響與善後所要花費社會成本很高,更凸顯生物安全預防控管的重要性。陳技正提到,教育訓練是最有效最廉價的生物安全投資,希望國家衛生研究院在這一兩年間將生物安全列為研究資源系列活動重要課程,能達到拋磚引玉的目的。

註一:國際生物安全參考資料與下載網址:

1. The Laboratory Biosafety Manual (3rd Edition, WHO, 2004) http://www.who.int/csr/delibepidemics/WHO_CDS_CSR_LYO_2004_11/en/

2. Transport of Infectious Substances (WHO, 2004) http://www.who.int/csr/resources/publications/WHO_CDS_CSR_LYO_2004_9/en/

3. Guidelines for Research Involving Recombinant DNA Molecules (NIH, 2002) http://www4.od.nih.gov/oba/rac/guidelines/guidelines.html)

4. Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories (5th Edition, CDC, 2007) http://www.cdc.gov/OD/ohs/biosfty/bmbl5/bmbl5toc.htm

5. Primary Containment for Biohazards (3rd Edition, CDC, 2004)

http://www.cdc.gov/od/ohs/

6. Laboratory Biosafety Guidelines (3rd Edition, CSCHAH, 2004 ) http://www.phac-aspc.gc.ca/ols-bsl/lbg-ldmbl/

7. Guide for the care and use of laboratory animals (National Academies Press, 1996) http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=5140#toc

8. The Management, Design and Operation of Microbiological Containment Laboratories (HSE Books, 2001)

註二:

國家科學委員會「基因重組實驗守則」(http://www.nsc.gov.tw/bio/public/Attachment/691415403671.doc