【摘要】实验室生物安全教育引入大学教育的重要性及重要意义;结合实际情况,对不同专业、不同层次的学生设置不同的定位和课程设计进行教学实践,研究实验室生物安全的教学方法,培养学生的生物安全意识,贯彻到实验室的各项工作中。
【关键词】实验室生物安全 教学
【中图分类号】C42【文献标识码】A【文章编号】1009-9646(2008)11(a)-0112-02
2003年SARS的爆发流行,生物安全实验室的建设受到国家相关部门的极大关注,特别是新加坡、台湾和北京相关实验室感染事件相继出现为病原微生物实验室的生物安全敲响了警钟,提示实验室的生物安全仅仅依赖于设施和设备不能保证杜绝事故的发生,实验室的管理和规范操作程序等人员因素为核心的要求是重中之重,其根本在于切实加强实验室生物安全意识的培养,其源头必然是生物安全教育。目前在高等院校病原微生物实验室进行科研的主体人员大多为助理研究人员或研究生,在实验操作过程中,因为生物安全意识薄弱、操作不熟练,对所研究的课题存在的生物危险认识不够,容易忽视生物安全,因此发生实验室内微生物感染的潜在风险往往高于有经验的研究者。为此,国外许多大学已经为研究生开设实验室生物安全的相关课程,而国内大学尚未开始进行这项工作[1]。
“硬件、软件和操作者”是构成实验室生物安全的三要素,而其中人是核心要素,如果管理者和使用者的意识淡漠、操作不规范,多高级的设施也发挥不了作用,再好的制度也得不到落实,因此,必须有计划地开展人员培训以提高实验室相关人员的素质[2]。国务院令第424号《病原微生物实验室生物安全管理条例》的第三章第三十四条明确规定实验室或者实验室的设立单位应当每年定期对工作人员进行培训,保证其掌握实验室技术规范、操作规程、生物安全防护知识和实际操作技能,并进行考核[3]。由此可见,实验室生物安全教育势在必行且举足轻重。面对需求,我们在复旦大学率先开设了生物安全的课程,现将有关体会总结如下。
1 课程背景
课程开设基于部分调查结果,在本实验室建设过程中,一份对医学院在校学生及附近社会人员进行的调查显示大部分人对生物安全实验室建设项目的意见持反对意见,尤其是附近社会人员比例高达67%,因担心对环境造成影响占58%,另外,本实验室也与校内师生进行了座谈,综合结果分析:①在高校内,实验室是教学和研究的重要场所,尤其是医学院,微生物实验室是医学生必经之路,确保实验室生物安全不仅是学生,也是每位教师或倒是所迫切希望的,但是,具体如何实施却无从下手或在实际操作中未得到系统地贯彻;②社会人员由于对烈性传染病的恐慌以及对生物安全实验室的一知半解,造成了对生物安全实验室的怀疑和误解。由此我们强烈意识到,实验室生物安全的通识教育和专业培训迫在眉睫。
国外实验室生物安全教育的现状:2003年世界卫生组织(WHO)就出版了《WHO Laboratory Biosafety Manual》一书,成为实验室生物安全教育的经典教材;美国弗吉尼亚大学的生物安全委员会对实验室生物安全教育有详细的规划,分类及记录,个别的相关培训甚至一年更新两次,并且规定必须参加美国职业安全与健康局(OSHA)血源性病原规定相关的课程和弗吉尼亚大学的生物安全课程的研究人员才可从事重组DNA、传染性病原、人细胞培养和人体液等方面的工作[4];华盛顿大学环境健康与安全学系的研究生已开设实验室生物安全的课程,并且开通网络教学以达到普及的目的[5];奥地利农业科学大学的应用微生物学院早在2005年前就已开设了专门的课程[6];俄罗斯也于2005年开始规划,计划在2008年将实验室生物安全课程作为生物技术专业学生的必修课[7]。目前许多在生物领域具有优势的发达国家都已经非常重视实验室生物安全教育培训这一问题,学校教育,网络教育,科研单位的培训等等,都已显现此项教育工作的普及程度。
国内实验室生物安全教育的现状:教育部公布的《2004 年度经教育部备案或批准设置的高等学校本专科专业名单的通知》中,福建农林大学在全国高校中首开生物安全本科专业,但这一专业主要针对的是转基因生物安全性问题;北京大学医学部在医学各专业、各类在读研究生及在职申请学位研究生中开设《医学生物安全与法规》(Biosafety and Related Law of Medicine) 课程,内容包括病原生物学、放射医学和医用化学实验的安全与防护、以及生物医学研究的伦理问题、从事生物医学研究工作的人员必须要准确掌握相关的重要的法律法规等[4]。然而,尚无开设系统的实验室生物安全课程。本实验室是设立于高校内的三级生物安全实验室,拥有得天独厚的教学资源和良好的教学环境,必然担负起实验室生物安全课程的教学任务,发挥高校和生物安全实验室相结合的优势。我们于2006年春季开设了面对本科生的选修课“生物安全导论”、“生物安全基础”和针对研究生的“实验室生物安全基础”共三门课程。
2 课程的总体设想和课程设置
课程开设的目的是使在校学习的相关学科学生了解生物安全的重要性。面对新现和再现严重传染性病原微生物,在预防、治疗、研究过程中如何进行生物安全防护;紧急突发严重传染性疾病事件中能够进行自我保护和发挥积极、正确的作用。课程主要教学内容分三个层次介绍有关生物安全的基本知识。首先是生物安全的历史、发展、与现状以及国际国内相关法规,自然界和人为导致的生物安全问题及如何评估生物因子的危害等;其次是当前用于保护工作人员和工作环境不被微生物因子感染或污染的基础设施的设计与工作原理,以及不同微生物因子相应的防护级别与要求;最后是接触生物危险因子的人员如何通过完善管理和规范操作技术,从而达到防止危险生物因子感染或污染目的。课程采用讲授、讨论、见习和课外作业多种方式提高学习效率和兴趣,讲授以电脑幻灯片形式为主,分别由本实验室教师讲授和聘请相关领域专家进行专题讲座。课程考核以“考试+课外作业+见习”综合评定,期末考试成绩不超过总成绩的50%,考试也以开卷分析题和小论文的形式启发学生深入思考。课程参考教材为:祈国明主编的《病原微生物实验室生物安全》;世界卫生组织(WHO)出版的《实验室生物安全手册》第三版;陆兵主编的《实验室生物安全基础知识》等书,并配合自编教材。同时鼓励学生通过国家重点实验室网上合作研究平台的网站(.cn/qkimages//gxjy/gxjy200817/gxjy20081785-1-l.jpg" hspace="15" vspace="5" align="">
(1)作为非医学专业本科生的公共选修课,课程将会更紧密地结合当前的形势,对生物恐怖,生物武器等学生感兴趣的内容作深入探讨,以此为切入点,引发学生对生物安全问题思考和对生物安全原理的掌握。见习以参观生物安全实验室和观看录像为主。考核的部分来自同学对该课程的参与度,所以最后评分也主要是由出勤率,平时作业,小论文及开卷问答题来决定。
(2)作为医学系学生的专业选修课,除了引发学生对生物安全问题思考和对生物安全原理的掌握,更重要的是培养学生的生物安全意识和生物安全行为,并将此带入到日后的学习和工作中。见习包括三部分:个人防护、生物安全柜的使用操作和废弃物处理,要求学生在实验室生有生物安全层面上的认识。考核以平时成绩、实习参与及课程理论考三者并重。
(3)作为医学系研究生的专业选修课,重点相应地调整为向进入生物医学相关实验室从事与病原相关课题研究的学生提供实验室生物安全的基本培训,增强生物安全的意识。实习以个人防护用品的选择和正确使用、生物安全柜内的操作、易产生气溶胶的仪器使用、废弃物处理等具体方面为重,要求生物安全意识贯穿于操作中。考核分为理论掌握和实验操作技能评定。
3 课程实施情况
在上述三门生物安全课程开设情况进行汇总后,我们就课程计划实施情况和教学效果进行总结和分析:
所有课程均为2学分课程,由理论和见实习组成,鉴于课程目的和对学生的要求有所区别,我们逐步增加了见实习课时的比例。由于选课学生的专业性质决定,从选课人数也反映了三个层次的学生对生物安全重要性的认识是不同的,在课程结束后对上课学生的调查中也同样显示了这个问题,有个别本科生认为三级生物安全实验室的个人防护过多,是不必要的,但研究生中无人有此想法。通过整个课程的学习后,基本所有的学生对实验室生物安全有了较为系统的认识。部分学生建议此课程作为医学院校学生的必修课程,并认识到作为生物医学工作者的生物安全知识普及的责任。
为了避免理论课的枯燥,我们也采用多种教学方法,我们针对部分内容邀请了国内外具有病原微生物方面丰富工作经验的专家、生物安全实验室管理方面的专家及卫生主管部门工作的专家进行讲座,开扩学生的眼界;在讲授生物安全操作为主要内容的课时,为了使学生加深理解并激发其积极参与讨论,我们尽量运用图片,并在本实验室内建立网络服务器,提供学生FTP传输课件资料;见实习课上,采用多种方法,包括录像资料,实时视频,模拟实验,学生就操作当场进行讨论,启发学生进行思考。
由于学生的基础和水平不同,对课程的期待和建议也有所不同。非医学院本科生有一定的猎奇心理,同时在自我保护层面上也希望了解相关内容,而医学院本科生不仅限于要求了解生物安全实验室的构成以及实验室内的流程和操作,还希望了解生物安全事件发生后社会的反应,包括政府的反应、导向以及大众的自身保护和责任。研究生则主要专注于实验室内的具体操作,注意细节及是否合理,并对各环节讨论更好的处理方式,同样对政策法律有更深刻的理解。
4 生物安全实验室承担教学任务的困难和解决方法的探索
由于生物安全实验室的特殊性,生物安全实验室无论从管理角度,还是生物安全角度出发,进入生物安全实验室核心区域必须通过培训,考核合格才能进入。而实验室技术规范、操作规程、生物安全防护和实际操作技能的训练必须通过实际操作和实践才能有所体会,因此要达到课程的预期目标,存在一定的困难。在生物安全实验室进行教学活动,即要保证学生的安全,也要保证实验室的安全,为此我们在实验室的主要位置,尤其是面向生物安全柜的操作台面的位置多角度安置了摄像头,学生能够通过实时视频观察实验人员的操作,同时监控屏前设专人监控,确保学生不进入本实验室的实验活动区域。进而,我们建立了模拟实验室,在模拟实验室放置了三级生物安全实验室所配备的生物安全柜、离心机等仪器,我们将实习分步骤进行,个人防护、生物安全柜操作、仪器设备操作等在模拟实验室完成。实习内容必须涉及实验室内部路线的样品接受,物品出入、个人防护穿脱及废弃物处理等部分,我们请学校专业摄制部门制作标准操作的录像,在操作前先让学生观看。
因实验室场地和工作人员有限,难以对几十个学生同时进行严格的生物安全操作培训,尽管学生分批分时段进行实习,但仍无法满足每位学生都能进行实际操作的要求。我们采用方法是一个学生操作,同时3-4名学生观看,并且要求观看的同学进行纠错和讨论,给学生一个印象深刻的实习,关键在于启发学生思考和尽量多的参与机会。
生物安全实验室的大部分实验都有严格和相对规范的操作步骤,以保证生物安全的控制,我们无法让学生对具有传染性的微生物进行操作,也无法涉及所有操作,我们设计了针对产生气溶胶和接触传染情况的实验,并且实验包括了主要仪器如离心机的使用。我们主要是培养和加强学生的生物安全意识。
5 总结和展望
面对新现和再现严重传染性病原微生物,在预防、治疗、研究中如何进行生物安全防护,以保护工作人员、保护工作环境和保护患者是我国医学、生命科学所面临的新课题,也是我国高等教育应该重视的问题之一。借此之际,我们尝试在高校内开展生物安全教育,为生物安全教育在高校的推进积累经验。生物安全教育必须进入临床医学、预防医学、基础医学和生命科学等专业教学培养方案的必修范畴。
参考文献
[1] 赵秀英,阎惠平,段钟平.关于培养医学研究生生物安全意识的探讨.西北医学教育,2007,6(15)03:439-440.
[2] 祁国明.病原微生物实验室生物安全(第二版)[M].人民卫生出版社,2006:199.
[3]《病原微生物实验室生物安全管理条例》,中华人民共和国国务院令第424号.
[4] https://vprgsecure.web.virginia.edu/bio/.
[5] http://www.ehs.washington.edu/rbsbiosafe/labpractices.shtm.
[6] http://www.boku.ac.at/iam/efb/doblhoff/.
[7] www.centrovolta.it/landau/content/binary/Netesov%20-%20The%20Development%20of%20 Biosafety,%20Biosecurity%20and%20B ioethics%20Educational%20Programs%20in% 20Leading%20Universities%20in%20Russia.pdf.
[8] 赵卫,朱利,黎诚耀.预防医学生亟需开展《实验室生物安全》教育.现代预防医学,2007,34(3):567574.