小代君說
2020年1月3日,上海市公共衛(wèi)生臨床中心(以下簡稱“上海公衛(wèi)”)收到武漢市中心醫(yī)院一名不明原因發(fā)熱肺炎病人呼吸道樣本。1月5日凌晨,該病毒全基因組序列測出,病原學(xué)報告出爐。
上海公衛(wèi)P3實驗室主任宋志剛回憶,整個測序過程用時不到40個小時,當(dāng)時,上海公衛(wèi)的P2實驗室正好在改造,P3空著,團隊就用P3實驗室做了當(dāng)時還是未知病毒的病原學(xué)分析,“剛好歪打正著,在P2里面做的話,風(fēng)險還是比較高的,因為新冠病毒的感染性很強”。
宋志剛說的P2、P3是指生物安全實驗室的等級。國際上將生物安全實驗室分為P1、P2、P3和P4四個等級,P是指防護級別(Protection level)。從P1到P4,防護級別從低到高,實驗室所承擔(dān)工作的安全等級也相應(yīng)地從低到高。
P3實驗室是防護實驗室,適用于處理對人體、動植物或環(huán)境具有高度危害性,通過直接接觸或氣溶膠使人傳染上嚴(yán)重疾病甚至致命的病毒,如SARS、H7N9、MERS等。
根據(jù)規(guī)定,新冠病毒的保存、研究都需要在P3實驗室進(jìn)行。經(jīng)濟觀察報了解到,國內(nèi)現(xiàn)有的P3實驗室數(shù)量在40-60個,無法滿足新冠病毒發(fā)病機制研究、新冠疫苗開發(fā)、新冠藥物篩選等科研需求,許多科研項目都在排隊。也因此,一批P3實驗室項目正在上馬的路上。
需求
南京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院院長、教授張辰宇的研究方向是微小RNA的抗病毒作用。他告訴經(jīng)濟觀察報,疫情期間他有兩項研究需要用到P3實驗室,一個跟重癥患者的指標(biāo)相關(guān),需要從患者的血清樣本中提取RNA,另一個是直接抑制病毒的實驗。
但南京大學(xué)沒有P3實驗室,張辰宇打電話給江蘇省疾控中心P3實驗室,這是江蘇省兩個P3實驗室之一,得到的回復(fù)是排不上隊。他又聯(lián)系一位在抗疫一線的院士,院士讓他聯(lián)系自己的學(xué)生,但情況還是一樣,排不上隊。最后張辰宇找了武漢P4實驗室的一個朋友,做了研究,不過這中間已經(jīng)隔了一段時間,新冠病毒的科研應(yīng)該緊急攻關(guān),張辰宇感到遺憾和無奈。
事實上,張辰宇和他的團隊對P3實驗室早有需求,早在十幾年前,南京大學(xué)要建仙林校區(qū)時,張辰宇就提出生命科學(xué)學(xué)院大樓里面應(yīng)該有P3實驗室,但沒有得到各方的同意。2017年,他在接受采訪時說,因為沒有P3、P4,做不了實驗,只能到外面的實驗室去排隊,一排就是兩三年,非常受限。
國內(nèi)另一所知名高校免疫研究人士也有類似的感受。感染免疫是這位專家的研究方向之一,在他看來,高校中微生物學(xué)、免疫學(xué)和感染病學(xué)都會有一些項目需要用到P3實驗室,但國內(nèi)高校中只有復(fù)旦大學(xué)、武漢大學(xué)、中山大學(xué)、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)等少數(shù)幾所擁有P3實驗室。他曾經(jīng)接到一份禽流感樣本,但是因為不具備實驗條件,最后放棄了樣本。
有些高校會選擇借用醫(yī)院、疾控的P3。上海公衛(wèi)的P3實驗室,長期對全國的科研單位開放,除了上海的醫(yī)院、高校,曾有江蘇、溫州、西安等省市的科研團隊來做過實驗。
如果外部科研單位有需求,可以向上海公衛(wèi)的生物安全委員會提出實驗項目申請,委員會會對項目的活動風(fēng)險進(jìn)行評估,衡量實驗室有沒有能力來承擔(dān)和規(guī)避這些風(fēng)險的發(fā)生,同時兼顧已有的實驗時間安排,如果評估通過就可以開展。
多位業(yè)內(nèi)受訪人士估計,中國目前的P3實驗室數(shù)量在40-60家,基本上分屬衛(wèi)生系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)系統(tǒng)和海關(guān)系統(tǒng)管理。其中,疾控體系的P3實驗室多數(shù)利用率不高,更多是用于應(yīng)急而不是科研。而國內(nèi)科研水平排在前列的高校,又因缺乏P3實驗室而無法開展一些科研項目。
以新冠病毒為例,P2實驗室只能檢測新冠病毒的核酸片段,如果要分離、培養(yǎng)新冠病毒,需要有P3。具體來說,研究新冠病毒的致病機制、研發(fā)新冠疫苗、看一個藥是否對新冠病毒有用、病毒溯源、病毒的毒力研究等,都需要用到P3,顯然現(xiàn)有的P3實驗室數(shù)量無法滿足緊急的科研需求。
成本
2003年的SARS之后,國內(nèi)新建了一批P3實驗室,上海公衛(wèi)的P3實驗室就屬于其中之一,2004年開始建設(shè),1年后建成,2008年奧運會期間投入使用,面積有800多平方米。
P3實驗室的建設(shè)成本和維護成本都很高。宋志剛說,當(dāng)年的建設(shè)成本比現(xiàn)在低,大約2萬-3萬元/平方米。
關(guān)于運行和維護成本,他算了一筆賬:實驗室的全新風(fēng)系統(tǒng)包括初效、中效和高效三套系統(tǒng),每套系統(tǒng)都有幾十個過濾器,高效兩三年換一次過濾器,需要幾十萬;初效、中效半個月或一兩個月更換一次,也得幾十萬。平均下來,光是全新風(fēng)系統(tǒng)和自控系統(tǒng)的維修和維護一年需要花費近100萬元。
此外,電源兩三年換一次五六十萬元,攤下來一年30萬左右。高壓滅菌器、送排風(fēng)HEPA、生物安全柜、實驗室密閉性等校驗費,每項都在1000元-3000元之間,實驗室有十幾臺生物安全柜,幾十個HEPA,再加上其他儀器,都需要年檢,每年的校驗費三四十萬。防護服、N95口罩、帽子、手套、正壓頭盔一套算下來,一個人進(jìn)去一次需要150-200元……
江蘇省疾控中心P3實驗室規(guī)模相比上海公衛(wèi)小一些,面積大概180多平方米,核心區(qū)約25平方米。江蘇省預(yù)防醫(yī)學(xué)會會長、原江蘇省疾控中心主任汪華回憶,江蘇省疾控中心的P3在2004年建成,整個實驗室的建設(shè)成本大概380多萬元,每年的維持費用在50萬-80萬元。
2004年,江蘇省疾控中心的P3實驗室就進(jìn)行了SARS病原的研究,后來國家規(guī)定所有的SARS標(biāo)本必須送到北京,工作就停掉了。在這之后,實驗室沒有再遇到高致病性病原引起的病情,平時大部分時間空置,偶爾用于結(jié)核病病原、艾滋病病原的研究。
雖然大部分時間沒有任務(wù),但是如果長期不運行,儀器和通風(fēng)系統(tǒng)會出問題,所以每天都要有人開關(guān)機。汪華說,“沒有樣品也要開要關(guān),每天都要運轉(zhuǎn)”,所以運轉(zhuǎn)成本很高。
除了必要的維修維保,上海公衛(wèi)P3實驗室每年運行天數(shù)超過250天,這在國內(nèi)的P3實驗室中利用率很高。
宋志剛說,上海公衛(wèi)的P3實驗室有4個核心工作間,因為既要做科研,又要做應(yīng)急,所以需要保證任何情況下有1個核心工作間可以應(yīng)急,其他3個核心工作間則幾乎每天都在運行。“本身我們中心內(nèi)部每年就有2個億經(jīng)費的科研項目,再加上外單位的項目,科研任務(wù)非常多,要一個一個排隊進(jìn)去做實驗,而且一個實驗項目一旦進(jìn)來,通常都需要幾個月連續(xù)運行。相對來說是國內(nèi)運行效率比較高的實驗室,有些實驗室可能一年也開不了兩三次。”
熱潮
5月20日,國家發(fā)改委、國家衛(wèi)健委、國家中醫(yī)藥管理局聯(lián)合發(fā)布《公共衛(wèi)生防控救治能力建設(shè)方案》,提出全面改善疾控機構(gòu)設(shè)施設(shè)備條件,實現(xiàn)每個省至少有一個達(dá)到生物安全三級(P3)水平的實驗室,每個地級市至少有一個達(dá)到生物安全二級(P2)水平的實驗室,具備傳染病病原體、健康危害因素和國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)實施所需的檢驗檢測能力。
四五月疫情向好,多地已經(jīng)將P3的建設(shè)提上日程。
廣東省科技廳原廳長、韶關(guān)市市長王瑞軍在今年兩會期間透露,廣東省已在推進(jìn)制定《廣東省生物安全實驗室體系建設(shè)方案(2020-2025)》,廣東省要規(guī)劃新建大約20個P3實驗室,改擴建已有的8個P3實驗室,“希望三年內(nèi)我們能夠解決基本的P3實驗室的需求,在5年內(nèi)至少建成一個P4實驗室”。
王瑞軍同時表示,美國有近1500個P3實驗室,幾乎只要是醫(yī)療機構(gòu)或醫(yī)學(xué)院都有設(shè)置。相比較而言,中國缺乏高等級生物安全實驗室,短板突出。
也是在全國“兩會”期間,全國人大代表、四川大學(xué)華西醫(yī)院院長李為民說,四川將建兩個P3實驗室,有望在一年內(nèi)建成并投入使用。
5月,北京市疫情防控新聞發(fā)布會上,北京市衛(wèi)健委主任雷海潮表示,北京尚沒有一所P3實驗室,未來將加強P3實驗室建設(shè)。
福建省福州市也在5月公布即將建設(shè)新的市疾控中心,因舊址僅設(shè)置P2實驗室,無法滿足國家公共衛(wèi)生應(yīng)急防控體系提升建設(shè)的要求,新的大樓將設(shè)P3實驗室。
疫情的中心地武漢也在加快行動。4月,湖北省發(fā)改委官網(wǎng)批復(fù)了華中科技大學(xué)實施應(yīng)急防控P3實驗室及檢測中心建設(shè)項目,算上A2及A3實驗室、P2及P3實驗室、應(yīng)急生物樣本庫、傳染病研究室、生化檢測研究中心等建設(shè)內(nèi)容,該項目估算總投資近17億元。
跟美國擁有近1500個P3實驗室比較,國內(nèi)的P3實驗室數(shù)量看上去有點“相形見絀”。
宋志剛的研究方向是病原微生物的鑒定,他認(rèn)為中美P3實驗室數(shù)量差別很大的一個原因是,中國P3實驗室的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)比美國高很多,按照國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn),美國的P3只相當(dāng)于中國的P2+,但就算是這樣,國內(nèi)的生物安全實驗室跟美國比仍然有差距,“我們國家這么大,人口有這么多,傳染病每年都或大或小發(fā)生,每個省一個P3實際上是有必要的。但是建設(shè)目的和建設(shè)地點要斟酌一下,不能想建哪就建哪。如果利用率很差,運行成本和維護成本又很高,不能夠起到應(yīng)有的作用,也是很大的浪費。”
汪華觀察到,江蘇省內(nèi)最近想申請P3的機構(gòu)很多,都想新建,或者在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上改建、擴建。他認(rèn)為P3的建設(shè)不能單純跟美國的數(shù)字比較,要看整體的工作水平和工作能力,現(xiàn)在也有很多地方提出來要建P4實驗室,國家應(yīng)該從整體上進(jìn)行規(guī)劃,各個省也要看自己的情況。比如江蘇,藥企多,開發(fā)生物制劑、診斷試劑的企業(yè)非常多,廣東情況也同樣,可以多建。
“P3也有分類,有的是細(xì)胞水平的,有的可以做小動物實驗,要有完整的評估。”汪華說,就算地方政府愿意支持,但是現(xiàn)在一個P3的建造成本普遍達(dá)到1200萬-1500萬元,需要有統(tǒng)一的規(guī)劃,“它不是趕時髦”。
張辰宇想要的P3實驗室也有了著落,2019年1月,南京大學(xué)與江北新區(qū)合作共建南京大學(xué)人工智能生物醫(yī)藥技術(shù)研究院,研究院包含了P3實驗室的大樓在今年5月動工。原本計劃在2020年底竣工,疫情耽擱了時間,張宇辰說可能要到2021年完工。他還在等待。