細胞培養中生物安全風險的認知與防控

更新時間：2025-06-30

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細胞培養技術作為現代生物技術與生物醫藥研究的基石，已廣泛應用于疫苗生產、抗體開發、基因治療及疾病機制研究等領域，為生物制品的規模化生產和生命科學探索提供了關鍵支撐。

然而，隨著應用的不斷拓展，其背后的生物安全風險也日益凸顯。細胞培養過程中存在病原體污染、操作人員暴露及環境污染等隱患，若缺乏科學防控與規范管理，不僅會影響實驗結果的準確性，還可能引發生物安全事件，威脅人類健康與生態環境。

01. 細胞培養中存在的生物安全風險

細胞培養是在體外模擬體內生理環境，使從機體中取出的細胞得以生存和生長的技術。在細胞培養過程中，尤其是人/動物細胞的體外培養，往往存在一系列潛在的安全問題，主要體現在以下幾個方面：

(1) 細胞來源與類型：

細胞培養的本質特征決定了其潛在風險：

• 物種來源：一般來說，細胞培養物與人類的遺傳關系越近，對人類而言風險越大。盡管多數病原體具有物種特異性限制，但仍需警惕某些病原體可能突破這一屏障，引發跨物種感染。

• 組織類型：不同組織來源的細胞系具有差異化的致瘤性，例如上皮細胞和成纖維細胞的致瘤性較低，而造血細胞的腫瘤誘導潛力則明顯較高。

• 培養類型：已廣泛應用于多個實驗室、經充分表征的細胞系的總體風險低于未經表征的連續生長細胞系或原代細胞。

(2) 遺傳修飾

隨著基因編輯技術的發展，越來越多的細胞通過遺傳修飾獲得新的功能。而通過實驗室遺傳修飾獲得的重組細胞與其非重組類似物相比往往會增加（或降低）損害人類健康和環境的能力。

(3) 致病因子感染

• 人為引入的病原體：用于研究目的的病原體感染。

• 外來污染因子：當操作細胞培養時，外來污染因子的出現構成對人類的主要危害。這些污染可能來自受感染動物或組織本身攜帶的病原微生物，也可能是因無菌操作不規范導致的交叉污染，或者是因為使用被污染的生物試劑等。

(4) 操作類型

細胞培養的操作方式直接影響其生物安全水平，主要包括：

• 存在暴露風險的工作條件：若在生物安全柜以外的環境中進行細胞操作，操作者的皮膚或黏膜可能直接暴露于潛在有害物質，增加感染或刺激的風險。

• 相關行為特征：操作范圍、操作程序類型和培養條件等。例如，操作步驟復雜、操作時間長或涉及高濃度細胞培養時，風險相應增加。

• 非標準操作：例如組織中原始細胞的缺失及可能產生氣溶膠的操作等。

02. 建立科學的風險評估與防護體系

為有效應對細胞培養過程中的生物安全挑戰，必須構建系統化的風險評估與防護體系。這就要求根據不同細胞類型、遺傳修飾情況、感染因子種類及操作模式，確定適當的生物安全防護等級（BSL），并據此實施相應的工作實踐和防護措施，包括：

• 實驗室布局合理，配有完備的防護和研究設備

• 進出人員規范穿戴個人防護裝備（PPE）

• 按照標準操作程序（SOP）工作，定期進行細胞培養培訓

• 制定應急預案并規范廢棄物無害化處理

• 實施和遵守GMP的一般準則等

其中，實驗室防護設備的科學選型與規范使用是保障實驗安全的關鍵環節之一。而生物安全柜作為細胞培養防護體系的核心設備，通過氣流控制與物理隔離功能，在降低職業暴露風險、防止交叉污染及保護實驗樣本完整性方面發揮著不可替代的作用。生物安全柜按其構造和用途可分為三級，其中二級生物安全柜是目前應用最為廣泛的柜型。