معهد ووهان للسلامة الحيوية يدير أول مختبر P4 في بر الصين الرئيسي. تتواجد "مختبرات السلامة الحيوية P4" عالية المستوى بأعداد معدودة في معظم البلدان، وغالباً ما تُعتبر بمثابة "حاملات طائرات" أبحاث الفيروسات. تركز هذه المرافق عالية الاحتواء على دراسة الفيروسات القاتلة التي تفتقر إلى لقاحات وقائية أو علاجات شفائية، مما يمنحها لقب "مختبر الشيطان". وعادة ما تعود الأزمات البيوكيميائية العالمية التي تصوّرها أفلام هوليوود الضخمة إلى هذه المرافق المتخصصة للاحتواء.

في الواقع، "مختبر P4" ليس اسم مرفق، بل هو أعلى تصنيف لمستوى السلامة الحيوية. يمثل مختبر P4 مستوى السلامة الحيوية 4 (BSL-4)، وهو الحد الأقصى لهندسة الاحتواء البيولوجي. في الوقت الحالي، توفر مختبرات السلامة الحيوية P4 أعلى مستوى من الاحتواء الحيوي للأبحاث المتعلقة بالأمراض المعدية شديدة الفتك، بما في ذلك فيروس إيبولا، الجدري، وتفشيات فيروس كورونا. لضمان السلامة المطلقة، تم بناء البنية التحتية المتقدمة لمختبر P4 من لواح الغرف النظيفة المضادة للبكتيريا.

يقدم مختبر P4 أعلى معايير حماية السلامة الحيوية، إلا أن الاستثمار الرأسمالي الضخم وتكاليف التشغيل تقيد بناء المرافق في العديد من البلدان. في Cnsterilezoom، تم تقديم مفهوم نظام الغرف النظيفة المعيارية لضمان أداء موثوق، وتعزيز إمكانية إعادة تدوير مواد ومعدات ومكونات الغرف النظيفة، وخفض استهلاك الطاقة بشكل فعال أثناء الإنتاج والتشغيل، وتقليل مخاطر الاستثمار. وفقاً للإحصاءات المتاحة، يوجد حالياً أكثر من 50 مختبراً للسلامة الحيوية P4 في جميع أنحاء العالم؛ وخارج الصين، تم إنشاء نظام الغرف النظيفة المعيارية لضمان أداء موثوق، وتعزيز إمكانية إعادة تدوير مواد ومعدات ومكونات الغرف النظيفة، وخفض استهلاك الطاقة بشكل فعال أثناء الإنتاج والتشغيل، وتقليل مخاطر الاستثمار. وفقاً للإحصاءات المتاحة، يوجد حالياً أكثر من 50 مختبراً حيويًا للأمان من المستوى P4 حول العالم؛ وخارج الصين، أُقيمت هذه المختبرات في فرنسا، كندا، اليابان، ألمانيا، أستراليا، الولايات المتحدة، المملكة المتحدة، الغابون (معهد باستور)، السويد، جنوب إفريقيا، ودول ومناطق أخرى.

يُعد مختبر ووهان الوطني للأمان الحيوي، الذي يديره الأكاديمية الصينية للعلوم ومعهد ووهان لعلم الفيروسات، أول منشأة P4 تشغيلية في الصين، ويعرف عموماً باسم "مختبر ووهان P4".

ما هو مختبر السلامة الحيوية P4 بالضبط، ولماذا تم تعيينه بالرقم 4?

تُصنَّف مختبرات السلامة الحيوية إلى أربعة مستويات احتواء بناءً على مستوى خطورة مسببات الأمراض التي يتم التعامل معها: BSL-1, BSL-2, BSL-3, و BSL-4. وهنا، يرمز مصطلح BSL إلى مستوى السلامة الحيوية؛ حيث توفر المستويات الأعلى حماية احتواء حيوي أكبر، مما يُمكّن العلماء من دراسة العوامل الأكثر خطورة والعدوى بأمان. مختلف مستويات الغرف النظيفة لمختبرات الاحتواء الحيوي تتطلب هندسة وبروتوكولات سلامة متخصصة. وتُصنَّف المرافق على أنها P1 و P2 و P3 و P4 بناءً على معدات الاحتواء المخبرية وتدابير الحماية الشخصية (حيث يرمز حرف "P" إلى الحماية).

مستوى 1 مختبر السلامة الحيوية (مختبر P1) مصمم للكائنات الدقيقة محددة الخصائص التي لا تشكل أي خطر ممرض معروف على البشر البالغين الأصحاء. يمثل العمل مع هذه العوامل منخفضة الخطر خطورة ضئيلة على طاقم المختبر والبيئة المحيطة. ونتيجة لذلك، لا تتطلب مختبرات P1 الأساسية حواجز احتواء حيوي متخصصة، مما يسمح بإجراء الأبحاث بأمان وفقاً لممارسات مختبرات الأحياء الدقيقة القياسية.

مستوى 2 مختبر السلامة الحيوية (مختبر P2) يستوعب الكائنات الحية الدقيقة متوسطة الخطورة والتي تشكل مخاطر محتملة على الأفراد والبيئة. يجب على فنيي المختبرات العاملين في غرف P2 النظيفة الخضوع لتدريب متخصص في التعامل مع مسببات الأمراض وإجراء العمليات تحت إشراف موظفين علميين مؤهلين.

مستوى سلامة حيوية 3 مرفق (مختبر P3) مصمم للتعامل مع الكائنات الحية الدقيقة الممرضة والسموم القادرة على التسبب في أمراض بشرية خطيرة أو مميتة، والتي تنتقل أساساً عبر الجهاز التنفسي. يمثل التعرض عن طريق الاستنشاق خطراً شديداً وقاتلاً محتملاً؛ ومع ذلك، لا تزال العلاجات الطبية واللقاحات الفعالة متاحة لمسببات الأمراض التي تتم إدارتها في مستوى الاحتواء هذا.

مستوى السلامة الحيوية 4 مرفق، المعروف على نطاق واسع باسم "مختبر P4"، مخصص للبحوث المتعلقة بالكائنات الحية الدقيقة الممرضة شديدة الخطورة وسمومها. تنتشر هذه العوامل القاتلة عبر الهباء الجوي أو طرق انتقال غير معروفة، ولا توجد حالياً لقاحات مثبتة أو علاجات طبية فعالة لها.

يمثل "مختبر P4" أعلى مستوى لاحتواء السلامة الحيوية، حيث يعمل كمجمع بحثي متقدم مخصص للتحقيق في الأمراض المعدية الشديدة مثل فيروس إيبولا، والجدري، وفيروسات كورونا المستجدة. علاوة على ذلك، تتطلب أي عينات بيولوجية مجهولة أو عناصر مسترجعة من بيئات غريبة دراستها داخل مختبر P4.

نتيجة لذلك، غالباً ما يُشار إلى "مختبر P4" على أنه "حاملة طائرات" أبحاث علم الفيروسات. ونظراً لافتقار العوامل المعدية الخطيرة التي تتم دراستها داخل "مختبر P4" إلى لقاحات وقائية وعلاجات طبية معتمدة، غالباً ما يُطلق عليه أيضاً اسم "مختبر الشياطين".

تفرض "مختبرات P4" معايير هندسية ومعايير سلامة صارمة. وعند العمل داخل مختبر P4، يرتدي الباحثون بدلات ذات ضغط إيجابي، ويعملون في ظروف شبيهة إلى حد كبير برواد الفضاء داخل كبسولة فضائية.

يتضمن التصميم القياسي لـ "مختبر P4" منطقة تبديل ملابس، ومنطقة ترشيح، ومنطقة عازلة، ومنطقة تطهير، ومنطقة مركزية أساسية. بالإضافة إلى ذلك، يتم دمج مرشحات هواء عالية الكفاءة في جميع أنحاء منشأة الاحتواء للحفاظ على احتواء بيولوجي صارم.

يوجد 10 أبواب غرف نظيفة للمختبرات مثبتة في جميع أنحاء منطقة المختبر الأساسية. في الواقع، تحمي المنشأة عشر حواجز وصول متتالية. علاوة على ذلك، فإن أبواب الغرف النظيفة السبعة الداخلية مترابطة بالكامل؛ وإذا لم يتم إغلاق أحد أبواب الغرف النظيفة بالكامل، فلا يمكن فتح باب الغرفة النظيفة المقابل، مما يمنع دوران الهواء غير المرغوب فيه.

تم ترتيب مرفق ارتداء الملابس بالتتابع في غرفة نظيفة لارتداء الملابس الخارجية، وغرفة نظيفة للاستحمام، وغرفة نظيفة لارتداء الملابس الداخلية. تعمل منطقة إزالة التلوث كغرفة استحمام كيميائية، مما يسمح للأفراد بتطهير الجزء الخارجي من ملابسهم الواقية ذات الضغط الإيجابي قبل مغادرة المختبر الأساسي. تتميز جميع أبواب الوصول المجاورة في المنطقة الأساسية بأجهزة تعشيق تلقائية تمنع فتح كلا البابين في نفس الوقت. بالنسبة للمواد والأغراض والمعدات التي لا يمكن نقلها عبر غرفة تبديل ملابس الأفراد، يدمج جدار المختبر الرئيسي جداراً مزدوج الباب أو خزان التعقيم المزدوج أو خزان تعقيم بالنقيع أو غرفة تبخير أو نافذة نقل تهوية مجهزة بجهاز تعقيم للنقل الآمن والتطهير.

تم تجهيز منطقة المختبر الأساسية بشكل كامل بخزانات السلامة البيولوجية، وثلاجات درجات الحرارة شديدة الانخفاض، وأجهزة الطرد المركزي، وخزانات زراعة الخلايا الكهروحرارية، والمجاهر، والطاولات التجريبية، وأجنحة مختبرات الحيوانات الصغيرة. يوجد مباشرة فوق خزان السلامة البيولوجية أنبوب عادم ثقيل يبلغ قطره حوالي 0.5 أمتار يؤدي إلى سقف المنشأة تحت ضغط سلبي مستمر. يجب إجراء الإجراءات التجريبية الأساسية مباشرة داخل خزان السلامة البيولوجية.

جميع المواد والأغراض التي تتم إزالتها من مختبر المستوى البيولوجي السلامة-4 يجب تعقيمها باستخدام جهاز تعقيم (أوتوكلاف)، وإغلاقها بإحكام داخل كيس شفاف محكم الإغلاق، ثم نقلها إلى غرفة التحضير عبر صندوق تمرير الغرفة النظيفة. عند الخروج من منشأة المستوى البيولوجي السلامة-4، يجب على طاقم العمل في المنطقة الأساسية تطهير جسم كل منهم بالكامل بدقة من الأعلى إلى الأسفل قبل التوجه إلى الغرفة العازلة. يقوم الأفراد بإزالة الملابس الواقية الخارجية والأقنعة والقفازات الخارجية في الغرفة العازلة، ووضعها في حاوية تعقيم أو كيس تعقيم مخصص.4 يجب تعقيم المختبر باستخدام جهاز التعقيم البخاري (الموصد)، وإغلاقه بإحكام داخل كيس شفاف محكم الإغلاق، ثم نقله إلى غرفة التحضير عبر صندوق تمرير غرفة نظيفة. عند مغادرة منشأة4 ، يجب على طاقم العمل في المنطقة الأساسية تطهير أجسادهم بالكامل لبعضهم البعض من الأعلى إلى الأسفل قبل التوجه إلى غرفة التهدئة. يقوم الأفراد بخلع ملابس الحماية الخارجية والكمامات والقفازات الخارجية في غرفة التهدئة، ووضعها في حاوية تعقيم أو كيس تعقيم مخصص.

بعد إحكام إغلاق باب غرفة المختبر النظيفة، يخلع الموظفون نظارات الأمان ويضعونها في صندوق تمرير الغرفة النظيفة لإزالة التلوث. بعد ذلك، يمر الأفراد عبر غرفة تهدئة نظيفة إضافية قبل العودة إلى غرفة التحضير.

هنا، يزيل العمال جميع معدات الحماية الشخصية المتبقية، ويأخذون حماماً فورياً في حمام إزالة التلوث، ثم يغادرون المختبر. يعمل مختبر P4 وفق بروتوكولات إدارة صارمة ومتطورة. لضمان الأمان المطلق لمختبر4 ، يتم تقيصر الدخول بشكل صارم على الأفراد المصرح لهم باستخدام بطاقات المفاتيح المغناطيسية أو أنظمة التحكم في الوصول البيومترية ببصمات الأصابع، مع تسجيل جميع عمليات الدخول والخروج بواسطة أنظمة الكمبيوتر.

يجب أن يلتزم كل "مختبر P4" بروتوكولات أمان صارمة، لأن أي خرق لاحتواء مسببات الأمراض يمكن أن يؤدي إلى تفشي أمراض معدية واسعة النطاق أو يعرض لخطر الاستغلال كأسلحة بيوكيميائية من قبل الإرهابيين، مما يخلق سيناريو واقعياً يشبه أزمة بيوكيميائية هوليوودية.

تظهر السجلات أن أول مختبر BSL-4 في اليابان تم إنشاؤه في عام 1981, على الرغم من أنه كان يتعامل حصرياً مع مسببات الأمراض منخفضة المخاطر بعد الانتهاء، ولم يتم حل مخاوف الأمان التشغيلي بالكامل حتى عام 2015.

في الوقت الحالي، بالإضافة إلى الصين، تشمل البلدان التي تشغل مرافق "مختبر P4" معترف بها علناً كل من فرنسا، وكاتندا، واليابان، وألمانيا، وأستراليا، والولايات المتحدة، والمملكة المتحدة، والغابون (معهد باستور الفرنسي)، والسريد، وجنوب إفريقيا. وفقاً لإحصاءات غير كاملة، فإن أكثر من 50 "مختبرات P4" تعمل حالياً في جميع أنحاء العالم.

تضم البر الرئيسي للصين مختبرين عاملين للأمن الحيوي من مستوى P4 وهما: مختبر ووهان الوطني للأمن الحيوي التابع للأكاديمية الصينية للعلوم والمختبر الوطني عالي المستوى للأمن الحيوي للسيطرة على أمراض الحيوان الواقع في هاربن.

في أعقاب اندلاع تفشي مرض 2003 تفشي مرض السارس، قررت الأكاديمية الصينية للعلوم بدء بناء مختبر P4. تلقى مختبر ووهان P4 موافقة رسمية من اللجنة الوطنية للتنمية والإصلاح في عام 2005, ليكون بمثابة مشروع تعاوني بارز بين الصين وفرنسا في مجالات الصحة العامة والعلوم الطبية والتكنولوجيا.

دمج المختبر تكنولوجيا ومعدات مختبر P4 في ليون بفرنسا لبناء مجمع لاختبار مسببات الأمراض عالية الخطورة، ويشمل مختبرات الأمن الحيوي على مستوى الخلايا، ومساحات لأبحاث الأمراض الناشئة، ومرافق لحفظ مسببات الأمراض (بما في ذلك BSL-4, BSL-3, والمرافق المساعدة مثل وحدات BSL-2 وحدات، والمختبرات العامة، وغرف تربية الحيوانات، والبنية التحتية الداعمة ذات الصلة).

في نوفمبر 27, 2018 (2018-11-27)، حقق مشروع بناء مختبر ووهان P4 القبول الرسمي، ليصبح أول مختبر للأمان الحيوي بمستوى P4 عامل في البلاد. ويتبنى تصميم المختبر مفهوماً مشابهاً لهيكل صندوق داخل صندوق الخاص بمختبر P4 في ليون بفرنسا. وأوضح الفنيون من قسم الهندسة المسؤول عن بناء المرافق أن مختبر P4 المكتمل يتميز بـ 4-طوابق ذات هيكل معلق.

من الأسفل إلى الأعلى، يضم الطابق الأرضي أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي ودعم الحياة؛ ويحتوي الطابق الثاني على المختبر الأساسي؛ وتحمل الطبقة البينية الخدمية بين الطابقين الثاني والثالث أنظمة الأنابيب؛ ويحتوي الطابق الثالث على نظام ترشيح الهواء؛ ويضم الطابق العلوي نظام تكييف الهواء. ولا يُصرف كل الهواء المستهلك إلا بعد مروره عبر مرشحات جسيمات عالية الكفاءة ذات مرحلتين. ويتم معالجة النفايات الصلبة في أجهزة التعقيم بالبخار (أتوكلاف) ومعالجة النفايات السائلة في معدات متخصصة لتطهير مياه الصرف الصحي لتحقيق القضاء التام على مسببات الأمراض وضمان عدم تسرب أي مسببات أمراض مخبرية من الاحتواء.

داخل "الصندوق"، يمتد مختبر الطابق الثاني الأساسي على مساحة أكبر من 300 متراً مربعاً. وينقسم التخطيط إلى 3 مختبرات خلايا، و 2 مختبرات حيوانات، و 1 غرفة تشريح حيوانات، وغرفة تطهير. تعمل جميع أجهزة التجارب المخبرية بأمان ووثوقية، وقد تحملت حرارة ووهان وبرودتها الشديدتين. كما أن أنظمة التدفئة والتبريد فيها مجهزة بالكامل وتعمل بكفاءة، مما يوفر تنظيماً مستقراً لدرجات الحرارة عبر ظروف تتراوح من ناقص 10 درجة مئوية إلى حرارة عالية مستمرة تبلغ 40 درجة مئوية. يستغرق الدخول إلى المختبر تقريباً 15 إلى 20 دقائق لكل شخص.

وفقاً للموقع الرسمي لمختبر وهان الوطني للسلامة البيولوجية، يضم طاقم المرفق الباحثين يوان تشي مينغ، وشي تشنغ لي، وسونغ دونغ لين؛ والباحثين المشاركين تشنغ دا شينغ وهوانغ يان؛ وكبير المهندسين وو جيا وتونغ شياو؛ وكبير التجريبيين تشانغ هوا جون.

بالإضافة إلى ذلك، قام المختبر الوطني عالي المستوى للسلامة البيولوجية للوقاية من أمراض الحيوانات والسيطرة عليها الواقع في هاربين بإنشاء أحد أحدث 4 مختبرات كبيرة للحيوانات بمستوى السلامة البيولوجية 4 مرافق.

بدأ كمشروع عام 2004 ، وأكمل المختبر التصميم المعماري والبناء في عام 2012، وتم إنجاز القبول النهائي في مايو والشهر 12 من عام 2015، وحصل على اعتماد مجلس الاعتماد الوطني الصيني لتقييم المطابقة (CNAS) في شهر 7 من عام 2018. يمكن للمختبر إجراء جميع اختبارات عدوى الحيوانات، بما في ذلك على الخيول، والأبقار، والأغنام، والخنازير، والدواجن، فضلاً عن حيوانات المختبرات التقليدية مثل الفئران والقرود.

يدعم المختبر معهد هاربين لأبحاث البيطرة التابع للأكاديمية الصينية للعلوم الزراعية. على الرغم من أن تقارير وسائل الإعلام تحدده باعتباره أول مختبر أمان حيوي مستقل تماماً في الصين يتم تصميمه وبؤاؤه وإدارته، إلا أن المختبر نفسه لم يفصح رسمياً عن هذه المعلومات أو يؤكدها.