Основы биологической безопасности
Основы биологической безопасности: ключевые аспекты и практические рекомендации
В условиях глобализации и роста рисков, связанных с инфекционными заболеваниями, вопросы биологической безопасности приобретают первостепенное значение. Учебно-практическое пособие "Основы биологической безопасности" представляет собой комплексный обзор принципов и практических аспектов обеспечения безопасности при работе с патогенными биологическими агентами (ПБА).
Классификация и риски
Книга начинается с определения ключевых понятий, таких как патогенные микроорганизмы, группы патогенности и уровни биологической безопасности (BSL). Авторы подробно рассматривают классификацию микроорганизмов по группам риска, принятую Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ), и сопоставляют ее с российской классификацией. Особое внимание уделяется анализу рисков, связанных с работой с патогенами, включая индивидуальные и коллективные риски, а также риски для окружающей среды.
Организация и методы обеспечения безопасности
В книге подробно рассматриваются организационные и инженерно-технические мероприятия, направленные на обеспечение биологической безопасности. Авторы описывают требования к планировке лабораторных помещений, зонированию, использованию защитного оборудования (боксы микробиологической безопасности, средства индивидуальной защиты), а также к отбору и подготовке специалистов. Отдельное внимание уделяется правилам сбора, упаковки и транспортировки инфекционного материала, включая требования к маркировке и документации.
Практические аспекты и методы работы
В пособии представлены практические рекомендации по проведению различных лабораторных процедур, включая микроскопию, иммунологические исследования, посевы на плотные и жидкие питательные среды. Авторы подробно описывают безопасные методы работы с пипетками, а также правила обращения с кровью, другими биологическими жидкостями, органами и тканями больных. Рассматриваются вопросы постконтактной профилактики (ПКП) и действия в аварийных ситуациях.
Утилизация отходов и дезинфекция
Книга содержит информацию о видах отходов, образующихся в лабораториях при работе с ПБА, и методах их обеззараживания. Рассматриваются различные методы дезинфекции, включая химические, физические и биологические, а также требования к текущей и заключительной дезинфекции.
Лабораторная диагностика и контроль
В заключительной части пособия представлен обзор методов лабораторной диагностики инфекционных заболеваний, включая микроскопический, бактериологический, вирусологический, иммунологический и молекулярно-биологический методы. Авторы описывают алгоритм лабораторной диагностики и подчеркивают важность правильной интерпретации результатов.
Текст подготовлен языковой моделью и может содержать неточности.
- ВО - Бакалавриат
- 06.03.01: Биология
- 06.03.02: Почвоведение
- 19.03.01: Биотехнология
- 34.03.01: Сестринское дело
- ВО - Магистратура
- 06.04.01: Биология
- 19.04.01: Биотехнология
- 32.04.01: Общественное здравоохранение
- ВО - Специалитет
- 06.05.01: Биоинженерия и биоинформатика
- 31.05.01: Лечебное дело
- 31.05.02: Педиатрия
- 31.05.03: Стоматология
- 32.05.01: Медико-профилактическое дело
- 33.05.01: Фармация
М. Ш. АЗАЕВ Т.А. КОСОГОВА А. П. АГАФОНОВ С.В. НЕТЁСОВ ОСНОВЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ УЧЕБНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ 3-е издание, переработанное и дополненное Москва ИНФРА-М 2025
УДК 541.1+614.87+57.08(075.8) ББК 28.08я73 А35 А в т о р ы: М.Ш. Азаев, доктор биологических наук, доцент, заведующий отделом Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; Т.А. Косогова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; А.П. Агафонов, доктор биологических наук, генеральный директор Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; С.В. Нетёсов, доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией бионанотехнологии, микробиологии и вирусологии факультета естественных наук Новосибирского национального исследовательского государственного университета, академик Российской академии наук Азаев М.Ш. А35 Основы биологической безопасности : учебно-практическое пособие / М.Ш. Азаев, Т.А. Косогова, А.П. Агафонов, С.В. Нетёсов. — 3-е изд., перераб. и доп. — Москва : ИНФРА, 2025. — 149 с. — (Высшее образование). — DOI 10.12737/ 2001724. ISBN 978-5-16-018418-0 (print) ISBN 978-5-16-111451-3 (online) Учебно-практическое пособие содержит определения терминов в области биобезопасности, ее основные принципы и практику применения. Пособие суммирует многолетний практический опыт работы авторов с возбудителями опасных вирусных инфекций человека. Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования последнего поколения. Предназначено для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки «Медицина», «Биология», «Ветеринария», а также для специалистов медико-биологического профиля, биотехнологов, специалистов и инженеров, работающих в области микробиологии, вирусологии, промышленной микробиологии и биотехнологии. УДК 541.1+614.87+57.08(075.8) ББК 28.08я73 Данная книга доступна в цветном исполнении в электронно-библиотечной системе Znanium © Азаев М.Ш., Косогова Т.А., Агафонов А.П., Нетёсов С.В., 2023 ISBN 978-5-16-018418-0 (print) ISBN 978-5-16-111451-3 (online)
Список сокращений и терминов • BSL (biosafety level) — уровень биобезопасности • Biosecurity (биоохрана) — комплекс мер по обеспечению сохранности инфекционных патогенов в лаборатории и недопущения их несанкционированного выноса • HEPA-filter — высокоэффективный фильтр очистки воздуха от микрочастиц • HVAC-system — система обогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха (система ОВКВ) • IgM, IgG, IgA — иммуноглобулины • Near-miss — промах без аварийных последствий при проведении экспериментальной работы (например, кто-то уронил закрытую пробирку, она почти упала, но ее поймали) • GLP — надлежащая или правильная лабораторная практика • CCTV — замкнутая система видеонаблюдения ограниченного доступа • CMMS — компьютерная система управления инженерным оборудованием • АГ — антиген • АСУ — автоматизированная система управления • АТ — антитело • Биобезопасность — биологическая безопасность • БМБ — бокс микробиологической безопасности • ВИЧ — вирус иммунодефицита человека • ВОЗ — Всемирная организация здравоохранения • ГИФ — гомогенный (жидкофазный) иммуноферментный анализ • ГНЦ ВБ — Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии • ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота • ИФ — иммунофлюоресценция • ИФА — иммуноферментный анализ • ЛПУ — лечебно-профилактические учреждения • МВД — Министерство внутренних дел • МПА — мясо-пептонный агар • ООИ — особо опасные инфекции • ПБА — патогенный биологический агент • ПКП — постконтактная профилактика • ПЦР — полимеразная цепная реакция • РА — реакция агглютинации • РГА — реакция гемагглютинации 3
• РИФ — реакция иммунофлюоресценции • РНГА — реакция непрямой агглютинации • РНИФ — реакция непрямой иммунофлюоресценции • РНК — рибонуклеиновая кислота • Роспотребнадзор — Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека • РП — реакция преципитации • РСК — реакция связывания комплемента • РТГА — реакция торможения гемагглютинации • РФ — Российская Федерация • СанПиН — санитарные правила и нормы • СИЗ — средства индивидуальной защиты • СОП — стандартная операционная процедура • СПИД — синдром приобретенного иммунодефицита • СССР — Союз Советских Социалистических Республик • СТОС — станция обработки стоков, или большая дезинфекционная установка на основе циклического автоклавирования с буферным резервуаром • ТФИФА — гетерогенный (твердофазный) иммуноферментный анализ • УББ — уровень биологической безопасности • УНОС — установка непрерывной обработки стоков • УФО — ультрафиолетовое облучение • ФМБА — Федеральное медико-биологическое агентство 4
Предисловие Возникновение новых или расширение различных существующих природных угроз развитию современного человечества продолжается. Это связано в первую очередь с прогрессивно растущей экспансией самого человека в окружающую биологическую среду в виде увеличения численности населения, расширения ареалов проживания человека, стремительно растущих международного туризма и международной торговли, а также загрязнения окружающей среды продуктами жизнедеятельности человеческой популяции и отходами производства, не говоря уже о других техногенных факторах. Кроме того, развивается и глобальное потепление, что медленно, но верно ведет к бóльшему территориальному распространению тропических и субтропических животных, а вместе с ними и к более широкому распространению патогенов и их переносчиков, что, в свою очередь, ведет к бóльшему распространению вызываемых ими инфекционных заболеваний и развитию эпидемий и иногда пандемий. С целью усиления мониторинга и разработки и внедрения в практику новых методов диагностики и профилактики инфекций в мире приходится развивать сеть научно-исследовательских институтов, санитарно-эпидемиологических и лечебных учреждений, биомедицинских производственных компаний и т.д., которые проводят работы с патогенами и их компонентами, при этом объем и сложность работы в них регулярно возрастают. Биологическая безопасность и противоэпидемический режим, необходимые для выполнения работ в микробиологических лабораториях, профилированных на изучение микроорганизмов I—IV групп патогенности, в современных условиях просто необходимы для защиты лабораторного персонала, живущих рядом с этими учреждениями жителей и, конечно, для защиты окружающей среды. В Российской Федерации в настоящее время накоплены обширные научные знания в сфере биобезопасности, разработаны и внедрены в практику многочисленные правила и инструкции, регламентирующие работу с микроорганизмами с учетом богатого международного опыта. Тем не менее многие вопросы и проблемы биобезопасности еще далеко не полностью нашли отражение в доступной литературе. На основании результатов собственных исследований и анализа материалов многочисленных научных публикаций мы, как авторы этой книги, предлагаем системное изложение современных научных основ биологической безопасности в виде учебно-методи5
ческих материалов, предназначенных для широкой аудитории специалистов: врачей, микробиологов, вирусологов, эпидемиологов, заинтересованных в получении знаний по биологической безопасности при организации и проведении работ с микроорганизмами I—IV групп патогенности (опасности). Основная задача этого учебно-практического пособия — познакомить читателей с отечественными и международными требованиями к обеспечению биологической безопасности и выработать у них компетентный подход к изучаемой проблеме. Предлагаемое пособие станет достойным вкладом в имеющийся интеллектуальный фонд изданий, описывающих безопасные принципы, подходы к изучению и методы предотвращения распространения обычных и особо опасных инфекций и обеспечения безопасности природы и человека при работе с патогенными микроорганизмами. 6
Глава 1. Концепция, основные понятия, цели и задачи обеспечения биологической безопасности работ с патогенными биологическими агентами. Классификации микроорганизмов по группам патогенности. Уровни биологической безопасности. Риски работы с патогенами В условиях возросших миграционных и туристических потоков в мире существуют реальные угрозы трансграничного переноса между странами различных видов возбудителей инфекций, а также ранее неизвестных лекарственно-устойчивых или с измененными патогенными свойствами биологических агентов. Микроорганизмы являются объективной угрозой здоровью и жизни людей мирового сообщества. Отсюда вполне обоснованно выдвигается в качестве самостоятельной проблема микробиологической опасности, которую часто отождествляют с биологической опасностью. Понятие патогенного микроорганизма В настоящее время классификация всех живых организмов устроена следующим образом: надцарство, или домен, — это таксон, или иерархическая ступень, самого высокого уровня научной классификации биологических видов, следующая ступень — царство. Сейчас число доменов принято считать равным четырем: вирусы, бактерии, археи и эукариоты. В свою очередь домены разбиты на царства, и на данный момент различают восемь царств живых организмов: животные, растения, хромисты, протисты, грибы, археи, бактерии и вирусы. К домену «Бактерии» относят царство «Бактерии», к домену «Археи» — царство «Археи», к домену «Вирусы» — царство «Вирусы», а к домену «Эукариоты» — все остальные царства (рис. 1.1). Таксономией вирусов занимается Международный комитет по таксономии вирусов (International Committee for Taxonomy of Viruses), который всю информацию о нынешней классификации и о предложениях по ее модификации размещает на сайте https:// ictv.global. Наиболее значительные изменения в классификацию 7
были внесены этим комитетом в 2018 году, когда на основе 9 отрядов и 131 семейства вирусов, согласно модифицированным определениям критериев классификации, были сформированы 1 тип, 2 субтипа, 6 классов, 14 отрядов и 143 семейства. В таксономической версии 2022 г. 10 434 вида вирусов были разбиты на 6 реалмов (Realm), 10 царств (Kingdom), 17 типов (Phyla), 39 классов (Class), 65 отрядов (Оrder), 233 семейства (Family) и 2606 родов (Genera). Таксономический комитет при этом пояснил, что использование таксономических единиц выше семейства (Family) является опциональным (https://ictv.global/taxonomy). Бактерии Царство «Бактерии» Археи Царство «Археи» Царство «Протисты» Царство «Хромисты» Эукариоты Царство «Растения» Биологические организмы Царство «Грибы» Царство «Животные» Вирусы Царство «Вирусы» Рис. 1.1. Классификация биологических организмов В течение жизни высшие организмы постоянно контактируют с представителями микроорганизмов, к которым относятся представители царств «Бактерий», «Вирусов», «Архей» и некоторых видов «Эукариот»: ряд видов грибов и простейших. Однако вызывать патогенный инфекционный процесс у высших организмов может лишь весьма небольшая часть этих микроорганизмов — около 1/30 000 — представителей микробного сообщества планеты, а со многими из них человеческий организм живет в симбиозе. Патогенность возбудителей инфекционных болезней — отличительный признак, который во многих случаях генетически закреплен и является фенотипическим признаком, позволяющим подразделять микроорганизмы на патогенные, условно-патогенные и сапрофиты. 8
Патогенные микроорганизмы вызывают у человека инфекционные заболевания разной степени тяжести, вплоть до летального исхода. Условно-патогенные микроорганизмы могут вызывать заболевания у людей с дефектами иммунной системы или с пониженными функциями этой системы. Эти микроорганизмы нередко входят в состав естественной микрофлоры организма человека и животных, реже обитают в окружающей среде. Они могут экспрессировать некоторые факторы патогенности, обладать способностью к колонизации (заселению) различных органов организма, выраженной гетерогенностью и изменчивостью популяции, определяющей быстрое приобретение устойчивости к неблагоприятным факторам, в том числе к антимикробным препаратам. Сапрофиты, или симбиотические микроорганизмы, осуществляют свою жизнедеятельность в пределах организма человека, не нанося ему вреда. Большинство бактерий кишечного тракта человека являются сапрофитами. Число бактерий-симбионтов в кишечнике взрослого человека может достигать 1015. Классификация патогенных микроорганизмов В основе понятия биологической опасности инфекций лежит классификация микроорганизмов-возбудителей инфекционных заболеваний человека (вирусов, бактерий, грибов, простейших, гельминтов) и ядов биологического происхождения по группам патогенности. Основными международными документами в плане определения групп патогенности в этом отношении являются «Практическое руководство по биологической безопасности в лабораторных условиях» (4-е изд.), изданного ВОЗ в 2020 г., а также предшествующее, третье, издание этого документа, вышедшее в 2004 г. В Российской Федерации в 2021 г. на базе предыдущих российских санитарных правил и с учетом практических руководств по биологической безопасности в лабораторных условиях, изданных ВОЗ, были разработаны и утверждены новые санитарные правила и нормы (СанПиН), устанавливающие требования к организационным, санитарно-противоэпидемическим (профилактическим) мероприятиям, направленным на обеспечение личной и общественной безопасности, защиту окружающей среды при работе с патогенными биологическими агентами (ПБА) — СанПиН 3.3686—21 «Санитарно-эпидемиологические требования по профилактике инфекционных болезней». 9
В российскую классификацию патогенности микроорганизмоввозбудителей инфекционных заболеваний человека, представленную в СанПиН 3.3686—21 (в разделе «Приложения»), входят бактерии, риккетсии, анаплазмы, вирусы, хламидии, грибы, простейшие, гельминты, членистоногие, яды биологического происхождения. В отличие от действующих российских СанПиН 3.3686—21 в 4-м издании «Практического руководства по биологической безопасности в лабораторных условиях» и во всех предыдущих его изданиях не предложен конкретный перечень микроорганизмов по группам патогенности. Вместо этого дан набор критериев для определения такого перечня с учетом региональной специфики стран. Классификация патогенов, принятая в США, Канаде, Японии, Европе и подавляющем большинстве других стран мира, а также используемая ВОЗ, отличается от существующей в РФ обратным порядком: микроорганизмы наиболее высокой степени патогенности в мировой классификации отнесены к 4-й группе (табл. 1.1), а не к первой, как это принято в РФ. Таблица 1.1 Критерии классификации микроорганизмов по группам патогенности (группы риска), принятые ВОЗ Группа риска Название группы риска Оценка риска Микроорганизм, потенциально не являющийся возбудителем заболеваний человека или животных I Отсутствие или низкая индивидуальная и общественная опасность II Умеренная индивидуальная опасность, низкая общественная опасность Патогенный микроорганизм, который может вызвать заболевание, но не представляет серьезного риска для персонала, населения, домашнего скота или окружающей среды. Неосторожность в лаборатории может вызвать инфекцию, однако существуют доступные лечебные и профилактические меры. Риск распространения ограничен III Высокий индивидуальный и низкий общественный риск Патогенный агент, который обычно вызывает серьезное заболевание человека или животных, но, как правило, не распространяется от больного к здоровому. Существуют эффективные лечебно-профилактические процедуры 10