導讀：神秘的“P4 實驗室”在多數國家幾乎都是個位數存在，被認為是病毒研究領域的“航空母艦”，其研究的對象是目前沒有預防和治療方法的病毒，這也讓它們被稱為是“魔鬼實驗室”。
文章來源：網易科技（tech_163）
▲武漢病毒所
“新型冠狀病毒是不是人造的？”“新型冠狀病毒是不是實驗室流出去的？”最近幾天，社交媒體上各種討論，把質疑指向武漢病毒所，中科院進行了闢謠。根據財新報道，國內外專家學者認為，新冠病毒不可能是人造的、基因工程的產物。
這些爭論把“武漢病毒所”推向了輿論的中心。武漢病毒所擁有中國大陸第一家 P4 實驗室。
神秘的“P4 實驗室”在多數國家幾乎都是個位數存在，被認為是病毒研究領域的“航空母艦”，其研究的對象是目前沒有預防和治療方法的病毒，這也讓它們被稱為是“魔鬼實驗室”。美國大片中所呈現的地球的生化危機，多源於生化研究所。
實際上，“P4 實驗室”不是一個名稱，而是一個生物安全實驗室的等級，P4 實驗室指的是生物安全等級四級實驗室。
目前，P4 實驗室是人類所擁有生物安全等級最高的實驗室，也是專用於烈性傳染病研究的大型裝置，比如埃博拉病毒、天花和此次爆發的新型冠狀病毒，一般都是在這種級別的實驗室裡進行研究。
P4 不僅安全等級最高，造價和費用消耗也極大，這限制了很多國家的研究和建造。據不完全統計，全球擁有超過 50 家 P4 實驗室，除中國之外，分佈在法國、加拿大、日本、德國、澳大利亞、美國、英國、加蓬（法國巴斯德所）、瑞典和南非等國家和地區。
01
如何才能成為P4實驗室？
武漢病毒研究所旗下的“中國科學院武漢國家生物安全實驗室”，是中國第一家 P4 實驗室，簡稱“武漢 P4 實驗室”。
那麼什麼是“P4 實驗室”呢？為何是“4”不是其他數字呢？
其實，生物安全實驗室是有等級劃分的，按照研究對象的危險程度分為四類：BSL-1、BSL-2、BSL-3、BSL-4。BSL是指 Biosafety Level，即生物安全等級，等級越高，意味著防護級別越強，就能研究具有更大傳染性和危害性的病原。不同級別的實驗室需要不同級別的保護，根據各級實驗室的安全設備和個體防護注意事項又分為 P1、P2、P3、P4（P 代表英文 protection，防衛和防護的意思）。
資料顯示，一級實驗室（P1實驗室），一般適用於對健康成年人無致病作用的微生物，這一級別的實驗室適合於比較熟悉的病源，這些病原體不會經常引發健康成人疾病，對於實驗人員和環境潛在危險很小。這一級別的生物實驗室，基本不需要特別的安全設施，一般按照高中學習的標準微生物操作進行試驗就沒問題。
二級實驗室（P2實驗室），則適用於對人和環境有中等潛在危害的微生物，實驗室人員均需要接受過病源處理方面的特殊培訓，並由有資格的科學工作者指導。
三級實驗室（P3實驗室），適用於主要通過呼吸途徑使人傳染上嚴重的甚至是致死疾病的致病微生物或其毒素。在此安全標準下實驗的病毒若因為暴露而吸入，會引發嚴重的、可能致死的疾病，但是面對此類型的病原，人類仍有治癒方法。
四級實驗室，即我們經常聽到的“P4實驗室”，則是研究對人體具有高度的危險性，通過氣溶膠途徑傳播或傳播途徑不明、目前尚無有效疫苗或治療方法的致病微生物或其毒素。
“P4實驗室”是目前人類所擁有生物安全等級最高的實驗室，也是專用於烈性傳染病研究的大型裝置，比如埃博拉病毒、天花和此次爆發的新型冠狀病毒，一般都是在這種級別的實驗室裡進行研究的。從外星帶回來的物品，也需要在P4實驗室研究。
所以，“P4實驗室”被稱為病毒學研究領域的“航空母艦”。而由於“P4實驗室”研究的傳染性微生物都是無預防和治療方法的病毒，也有人將“P4實驗室”稱為“魔鬼實驗室”。
02
“魔鬼實驗室”需要哪些防護？
“P4 實驗室”在安全等級方面有極高極高極高的特殊要求。工作人員在 P4 實驗室，類似宇航員在太空艙裡。
根據百度百科的介紹，各個國家“P4 實驗室”設計不盡相同。典型的“P4 實驗室”由更衣區、過濾區、緩衝區、消毒區、核心區組成。此外，在實驗室的四周裝有高效空氣過濾器。
到達實驗室的核心區，總共有 10 道門。沒錯！你沒看錯，是十道門！而且，最裡面的7道門是互鎖的，如果一道門沒有關好，另一道門肯定打不開，這樣避免空氣的流通。
更衣區依次為外更衣室、淋浴室和內更衣室。消毒區為化學淋浴室，工作人員離開主實驗室時首先經過化學淋浴消毒正壓防護服表面。核心區任何相鄰的門之間都有自動連鎖裝置，防止兩個相鄰的門被同時打開。對於不能從更衣室攜帶進出主實驗室的材料、物品和器材，應在主實驗室牆上設置具有雙門結構的高壓滅菌鍋、浸泡消毒槽、熏蒸室或帶有消毒裝置的通風傳遞窗，以便進行傳遞或消毒。
在核心區裡配有生物安全櫃、超低溫冰箱、離心機、電熱細胞培養櫃、顯微鏡和實驗臺、小型動物實驗室等。生物安全櫃頂上有一個直徑 0.5 米左右的粗管子，直接通到房頂，它也是負壓狀態的，一些主要的操作都需要在生物安全櫃中進行。
從 P4 實驗室拿出的相關的物品必須通過高壓滅菌鍋消毒後，再用潔淨袋充分包裝，然後通過傳遞窗傳到準備間。
離開 P4 時，核心區的工作人員要相互把全身從上到下消毒一遍才能走到緩衝間，在緩衝間除去外層防護服、口罩、外層手套，然後將這些放入滅菌容器或消毒袋內。
關閉實驗室門之後，再取下防護眼鏡，將其放入傳遞窗進行消毒。然後，工作人員經過另外一個緩衝間，退到準備間。
在這裡，他們才可以取下身上所有的防護器具，立即在沐浴室洗澡，之後才可離開實驗室。
P4 實驗室有嚴格、複雜的管理程序，為了保證BSL-4實驗室的絕對安全，只有得到批准和持有磁卡通行證的人才能進入，有的通過指紋門禁系統進入，而且所有出入的人員都由電腦記錄在案。
“P4 實驗室”必須要有嚴格安全流程，因為實驗室裡的病原體一旦洩露，將造成大範圍的傳染病甚至被恐怖分子用作生化武器，好萊塢拍攝的生化危機大片將會上演。
據瞭解，日本的第一個 BSL-4 實驗室建於 1981 年，但建成後一直操作的是低風險病原體，直到 2015 年安全問題才得到解決。
03
全球有哪些“P4 實驗室”？
目前除中國之外，全球公開擁有“P4 實驗室”的有法國、加拿大、日本、德國、澳大利亞、美國、英國、加蓬（法國巴斯德所）、瑞典和南非等國家。據不完全統計，目前，全球有超過 50 家“P4 實驗室”。（▷具體圖見文末：全球主要P4實驗室）
全球具有代表性的“P4”實驗室主要有以下幾個。
1、法國，里昂讓·梅里厄實驗室
這是歐洲第一個“P4 實驗室”，也是世界上最先進的生物安全實驗室。它於 1999 年 3 月竣工並投入運行。該實驗室採用“盒子中的盒子”設計，（武漢病毒研究所即借鑑的該設計）。
該實驗室外層由鋼筋和玻璃構成，內層是負壓的密封空間。BSL-4 核心區面積為 1000 平方米，分為三層：上層技術區、下層技術區、BSL-4工作區和安全通道區。BSL-4 工作區為兩個面積為 60～70 平方米、相互獨立的實驗室和一個獨立的動物實驗室構成。
主要從事烈性病毒的檢測、診斷、致病機理和疫苗研究，研究的主要有埃博拉病毒、拉薩熱病毒、馬耳堡病毒、登革熱病毒和出血病毒等。
2、日本，國家傳染病研究所
1981年在東京都的武藏村山市建立了BSL-4設施，但是一直作為BSL-3實驗室運作。
鑑於埃博拉疫情的需要，該設施於2016年申請作為BSL-4實驗室運行。
長崎大學計劃在2020年左右建成一座規模較大的BSL-4實驗室。
3、德國，位於漢堡的熱帶醫學研究所有一個BSL-4實驗室
此外，柏林的羅伯特·科赫研究所（RKI）也正在新建一個 BSL-4 實驗室。其科學家對各種病原體的分子性質和傳播模式進行研究，不僅包括細菌和病毒，還包括像 BSE（瘋牛病）病原體的真菌，寄生蟲和朊病毒。
4、南非，南非國立病毒研究所（NIV）
成立於 1976 年，後來在其基礎上改建而成國立傳染病研究所（NICD），並於 2002 年 4 月在約翰內斯堡建成一個BSL-4級的實驗室。
這裡主要研究HIV病毒的行為以及病毒與宿主的關係，同時還從事埃博拉病毒、出血熱病毒、馬耳堡病毒、裂谷熱病毒、拉薩熱病毒和其他呼吸道病毒研究。
5、美國，美國建成的BSL-4實驗室
一共有四個，其中一個在馬里蘭州德特里克堡的美國陸軍傳染病醫學研究所（USAMRIID）內，從事細菌病原學、病毒學及診斷與醫學方面的研究。還有一個BSL-4實驗室隸屬於總部位於佐治亞州亞特蘭大的美國疾病預防控制中心（CDC），是世界上最後的天花病毒兩個保存地之一。
位於蒙大拿州的隸屬於國家感染性疾病研究所的洛基山實驗室也在新建一個700平方米的BSL-4實驗室。
6、澳大利亞，澳大利亞動物健康實驗室
位於維多利亞州的吉朗，能夠從事感染性疾病的基礎性研究和其他複雜的生物學研究。
維多利亞州北墨爾本的維多利亞傳染病研究所下屬的國家高安全性實驗室主要開展病毒學、微生物學、流行病學和分子生物學研究，重點研究脊髓灰質炎病毒和結核分支桿菌。除一個標準的BSL-4實驗室外，還有兩個BSL-3實驗室。
7、加拿大，加拿大國家微生物學實驗室
位於曼尼托巴省溫尼伯的加拿大人畜健康科學中心，包括一個BSL-4和多個BSL-3、BSL-2實驗室。其BSL-4實驗室於1982年開始設計建設，2000年3月投入運行。研究方向有埃博拉病毒、馬耳堡病毒和拉薩熱病毒等。
04
中國大陸的 P4 實驗室
中國大陸有兩個 P4 級別的生物安全實驗室：中國科學院武漢國家生物安全實驗室和位於哈爾濱的國家動物疫病防控高級別生物安全實驗室。
在 2003 年 SARS 爆發之後，中科院就決定啟動 P4 實驗室建設。武漢 P4 實驗室 2005 年獲國家發展和改革委員會批准立項，成為中法兩國在人口健康、衛生和科技領域最重要的合作項目之一。
該實驗室引進了法國里昂 P4 實驗室技術和裝備，建設內容包括細胞水平生物安全四級實驗室在內的烈性病原試驗設施、新生疾病研究設施以及烈性疾病病原保藏設施（即包括 BSL-4、BSL-3 以及 BSL-2、普通實驗室和動物飼養室等輔助性設施及相關配套設施）。
2018 年 11 月 27 日，武漢 P4 實驗室建設項目通過驗收，成為我國首個 P4 等級生物安全實驗室。
▲武漢國家生物安全實驗室官方圖片
根據湖北日報記者實地探訪介紹，驗室的設計採用類似法國里昂 P4 實驗室“盒中盒”(boxinbox)的理念，負責實驗室施工建設的工程部技術人員向記者介紹，整個 P4 實驗室為懸掛式結構，共分 4 層。
從下至上，底層是汙水處理和生命維持系統；二層是核心實驗室；二層和三層間的夾層是管道系統；三層是過濾器系統；最上層是空調系統。所有空氣將經過兩級高效過濾器處理後進行排放，固體汙染物要經過高壓滅菌鍋處理，液體汙染物要經過汙水處理設備處理，以保證徹底殺滅病原，確保實驗室裡的病原不會洩露。
“盒子”內部是 300 多平米的二樓核心實驗室區域，整個二層大致分為 3 個細胞實驗室、2 個動物實驗室、1 個動物解剖室、消毒室等。
實驗室實驗裝置安全運行穩定，在運行期間經受了武漢極端冷、熱環境檢驗，供熱與供冷系統均是一用一備，在零下 10℃ 到連續 40℃ 高溫的環境中，均能實現穩定的供冷供熱。
據媒體介紹，人員進入實驗室需要耗費大概 15 到 20 分鐘時間。
▲工作人員P4實驗室的防護
武漢國家生物安全實驗室官網介紹，該實驗室研究員有袁志明、石正麗、宋冬林；副研究員：鄭大勝、黃弋；高級工程師：吳佳、童驍；高級實驗師張化俊。
▲武漢 P4 實驗室組織架構圖
另外一個，位於哈爾濱的國家動物疫病防控高級別生物安全實驗室是全球已建成的 4 個大動物生物安全四級設施之一。該實驗室 2004 年立項，2012 年完成施工設計並開工建設，2015 年 12 月建成並通過工程驗收，2018 年 7 月獲得中國合格評定國家認可委員會（CNAS）認可。
該實驗室可開展包括馬、牛、羊、豬、禽類及鼠、猴等常規實驗動物在內的所有動物感染試驗。實驗室依託單位為中國農業科學院哈爾濱獸醫研究所。
根據媒體報道，該實驗室是我國第一個完全自主設計、建設和管理運行的生物安全四級實驗室。但該實驗室向外披露的信息不多。
*附：全球主要P4實驗室圖錄 製圖：李頤
（本文作者靜靜，來源於網易科技，IT大佬已獲得作者授權、經IT大佬編輯發佈，文中觀點為作者觀點、不代表IT大佬觀點。）
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