居民住在"华大基因"周围安全吗?详解实验室微生物逃逸

2016年03月09日   文章来源:中国科普网   

  居民住在“华大基因”周围安全吗?——科学家详解实验室的微生物逃逸

  禽流感、SARS、结核菌,甚至埃博拉病毒,如果这些微生物跑出实验室,会不会对周围居民健康和环境造成重大伤害?深圳华大基因科技有限公司的一个建设项目,周边居民因担心可能受到不利的环境影响,将通过项目环评审批的当地政府部门告上法庭,希望借此阻止项目上马。而居民的一个担忧就是项目的实验室微生物逃逸风险。就此,科技日报记者采访了相关专家。

  专家介绍,其实,最早担忧实验室微生物“逃逸”的正是一些从事基因工程研究的专业人士。早在1970年代初,科学家将DNA片段在体外拼接,制造出重组DNA,再将重组DNA送入大肠杆菌中,使得大肠杆菌产生新的性状或者制造出科学家想要的蛋白质。当时实验所用的DNA片段有不少来自于抗生素抗性基因和肿瘤病毒的基因。科学家开始担心,携带有肿瘤病毒基因的大肠杆菌会不会从实验室“逃逸”出去,使人患上癌症。也有人担心,一旦经过基因工程改造过的细菌出现在实验室以外,它们携带的抗生素抗性基因是否会传递给其它细菌,导致不惧怕抗生素的超级细菌出现。

  1975年,旨在探讨基因工程安全性的学术会议在美国举行,包括生物学家、医生、律师、媒体工作者数百人参加。会上科学家决定开始建立一个完善的系统将研究用微生物给“禁锢”起来,让它们为科研服务,但不会逃出去危害人类健康和自然环境。

  深圳微芯生物首席科学家鲁先平告诉记者,实验室中所用的微生物,各国根据危险程度一般划分成四个级别,从基本没有危险的一级到最危险的四级。第四级微生物以病毒居多,比如埃博拉病毒。针对这四级微生物所设立的四个实验室防护级别,从简单到最严密,分成P1、P2、P3和P4四级,这其中的P就代表物理屏障 Physical Containment。针对不同等级的微生物,物理屏障必须做到保护操作人员不受到微生物的危害,同时还要防止微生物“逃逸”到实验室以外。以常见的 P2级实验室为例,操作人员需要穿着实验服,戴手套,在生物安全柜中对微生物进行处理,以避免直接接触微生物。P2实验室的废弃物必须经过高压灭菌后才能丢弃,以保证微生物不会“逃逸”。而要求最高的P4级实验室中,从穿着正压防护服保护操作者,到完全独立的建筑及配套设施来隔离微生物,所有配置都以最危险的微生物为“假想敌”——实验室都是负压的,连空气都出不去。

  深圳疾病预防控专家介绍,深圳只有市疾病控制中心才有P3级实验室,也只有他们才可以做高致病微生物的实验,没有发生过微生物逃逸事件。而且基本控制中心就在市区,百姓完全可以放心。

  美国哈佛和麻省理工联合医疗科技学院崔博士,在大洋彼岸的生物实验室里直言,“住在华大基因旁可能比住在医院和大学周围更安全。与实验室的距离不是问题,问题是规范和管理是否严格到位”。

  崔博士告诉记者,在美国生物实验室也分为四级,从BL1到BL4对应四个等级的微生物。“一般在医院、大学、CDC(疾控中心)会有三级以上微生物,但是这些机构不会刻意远离居民,居民也不会恐惧。”

  其实,在有形的物理屏障之外,科学家还设计了另一道无形但却更加严密的屏障——生物屏障(Biological Containment),就是让实验室所用的微生物只有在人造环境中才能正常生长。即使发生意外“逃逸”,这些微生物也不会在自然界或者人体中“造孽”。因为离开了特殊的人造环境,它们会迅速死亡。

  为了让生物屏障更加严密,科学家还配套开发了安全载体。在基因工程中,载体把科学家感兴趣的DNA片段带入宿主细胞内,并且帮助DNA片段在细胞内实现自我复制和指挥蛋白质合成。基因工程中,最常见的载体叫做质粒。为了满足生物屏障的要求,科学家对质粒进行了改造,开发出了安全质粒。安全质粒不具备在不同细胞间转移的能力,也就是说它自始至终只能呆在一个细胞中。安全质粒与安全菌株配合使用,就形成了一个双保险。即使发生细菌“逃逸”,在其短暂的存活期内,装载在安全质粒中的外源DNA也会被牢牢锁定在细胞内,直到细胞死亡。

  就未来华大基因中心项目,华大答复记者:“作为华大的全球总部,总建筑面积约34.6万平方米,包括会议、办公、住宿、实验。其中实验室规划面积约3万平方米,主要为一级实验室,部分二级实验室,二级实验室占比约5%。实验室不做活体实验,仅做各类动植物和人类来源的DNA样本,更没有SARS、禽流感等呼吸道病毒操作,安全性高于医院化验室,华大中心项目内实验室不做转基因。”

  

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