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P1? P2? P3? P4?

by 老樵

P4 實驗室. Essential features of a biosafety level 4 (BSL-4) laboratory. Credit: NIAID (an institute of the National Institutes of Health, the United States Department of Health and Human Services). (圖片來源: 維基百科)

實驗室的等級

前幾天看新聞報導,說最近疫情我們台灣用PCR檢測的速度很慢,人家外國都進步到用快篩,快篩可以多快多快,一天就可以篩多少多少個檢體,還說人家都在用P2實驗室在做,我們還在用P3實驗室慢慢做,當然速度比不上人家,主持人還質問為何不學學國外用P2實驗室來篩比較快。

什麼是P2?什麼是P3?

就我們一般大眾的理解,應該就是實驗室的等級吧

然後或許P2比較好吧? 排名第2 的不就是比排第3 的好嗎?

…那我們今天就來了解一下生物性實驗室所分的等級…

但講實驗室的分級之前,要先知道一些名詞 ―

1.    傳染性微生物分類(classification of infectious microorganisms by risk group)

微生物依其對人的危險性分為四個等級,分別叫做第一級危險群(Risk group 1 , RG1)微生物,之後依序是第二級(RG2)、 第三級(RG3)、 以及第四級危險群(RG4)微生物。

第一級是最不危險的,第四級最危險

以下顏色底 摘錄自行政院國家科學委員會九十三年六月增修之「基因重組實驗守則」–病原微生物依其危險性為基礎之分類:

第一級危險群(Risk group 1 , RG1)微生物

第一級危險群微生物與人類健康成人之疾病無關例如: 大腸桿菌 K12 型、腺相關病毒、及其他未影響人體健康者。

第二級危險群(Risk group 2 , RG2)微生物

第二級危險群微生物在人類所引起的疾病很少是嚴重的,而且通常有預防及治療的方法。例如: 金黃色葡萄球菌、B 型肝炎病毒、惡性瘧原蟲及其他輕微影響人體健康者。

然後依生物學的分類,區分為 (一)細菌(包括披衣菌)、(二)真菌、(三)寄生蟲、(四)病毒等四大類;

其中,歸類在病毒類之下的,詳列的各類病毒中,第5類是冠狀病毒 (Coronaviruses),但又把其中一類冠狀病毒,亦即這一兩年全世界大流行的新冠肺炎(COVID-19)所屬的SARS相關冠狀病毒 (SARS-Associated Coronaviruses) 除外,而將其列於更危險的第三級危險群微生物(RG3)。

第二級危險群(Risk group 2 , RG2)微生物
(一)…
(二)…
(三)…
(四)病毒

4. …
5. Coronaviruses(SARS-Associated Coronaviruses 列於第三級危險群 除外)
6. …

 

第三級危險群(Risk group 3 , RG3)微生物

第三級危險群微生物在人類引起嚴重或致死的疾病可能有預防及治療之方法。例如: 結核分枝桿菌、人類免疫缺乏病毒 (HIV) 第一型與第二型、新冠肺炎(COVID-19)病毒 (SARS-CoV-2),及其他嚴重影響人體健康或可能致死者。

其中,歸類在第(四)大類病毒變性蛋白類之下的,第4類冠狀病毒 (Coronaviruses),就唯獨是這個新冠肺炎(COVID-19)病毒 (SARS-CoV-2) 所屬的SARS相關冠狀病毒(SARS-Associated Coronaviruses)。

(四)病毒與變性蛋白(Prions)

4. Coronaviruses:
SARS-associated Coronaviruses (SARS-CoV)—-相關實驗操作必須嚴格遵照本守則附表八之規定。

第四級危險群(Risk group 4 , RG4)微生物

第四級危險群微生物在人類可以引起嚴重致死的疾病,但通常預防治療之方法。例如: 伊波拉病毒 ( Ebola virus )#、馬堡病毒(Marburg virus ),及其他嚴重影響人體健康或可能致死者。

#. 2019年已經有第一支伊波拉病毒疫苗問世,表示開始有預防的方法。

2.     生物安全等級 (Biosafety level, BSL)

是實驗室進行實驗時,依據該實驗室所研究之生物製劑或所利用到的細胞(或微生物)環境生態可能造成的危害程度所給予必須達到的安全等級

所以,傳染性微生物分類 (RG) 是針對微生物去分類,生物安全等級 (BSL) 是針對實驗室的規範。 而因應所處理的微生物的危險程度的四個分類 (RG1, RG2, RG3, RG4),實驗室所必須達到的安全等級當然也分成四個等級,分別叫BSL-1、BSL-2、BSL-3,BSL-4

再來,不同的 BSL 規範著不同的 物理防護 (Physical Containment) 措施。例如針對某實驗室要達到BSL-1安全等級目的,去規範出的物理性防護層級 (Physical Containment Level) 的相關措施,叫做P1,其中 “P” 是 “Physical” 的意思。這也是為什麼生物性實驗室通常以P1、P2、P3、P4實驗室來命名的原因;P2實驗室的設施必須能達到BSL-2的安全等級,當然P3實驗室的設備就必須能達到BSL-3的防護層級。

P1實驗室的設備是最陽春的,而P4實驗室的設備等級是最高的。

知道了這幾個名詞之後,我們進入今天要討論的問題,

如果我今天要處理的微生物,其危險等級是在RG3,例如新冠肺炎(COVID-19)的病毒就是RG3級,那我就必須要在P3等級以上的實驗室 (P3或P4,才能達到BSL-3的安全防護) 去處理這些檢體,並不能在設備比P3等級差的譬如P2跟P1實驗室去處理這些檢體,因為 P2及P1實驗室的設備是無法有效防護我這個操作實驗的人免於被感染的危險的。而且這實驗室的防護設施不足,也可能有造成這病毒外洩的疑慮

P3、P4 實驗室特點是內部的負壓呈梯度分布,越往裡面壓力越低 ,以防止氣流外洩。此外,實驗室必須具備高壓滅菌鍋,實驗用品必須經過高溫高壓、蒸氣滅菌之後才能取出,人員進與出也有規定的路線。(圖片來源: 中央研究院 / 研之有物)

P3等級以上的實驗室有一個重要的設備,就是負壓空調設備,能控制實驗室內的氣壓,使其小於實驗室外的氣壓 ( 實驗室對外面公用走道至少25 pa的負壓,實驗室對其他相鄰區至少12.5 pa負壓 ),這麼一來,因為實驗室的大氣壓力大於實驗室,所以及使有一點縫隙(例如實驗室出入口開關瞬間,門窗縫隙,甚至空調設備),空氣會是往實驗室裏流動,不會由內往外吹。再來,所有的排氣都需經過 HEPA 過濾器(High Efficiency Particulate Air Filter)過濾及其他必需的處理之後才會排放出去。這樣室實驗內的微生物(病毒)就不會被吹到外面造成外洩。

但是 P2實驗室 卻沒有如上 P3實驗室 的空調處理系統及壓力系統,是不能處理 RG3級微生物 (例如COVID-19病毒, SARS-CoV-2) 的。

所以說,處理新冠肺炎(COVID-19)的病毒還是應該在P3實驗室進行。

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