引用本文
夏菡, 袁志明. 美国CDC《微生物和生物医学实验室生物安全》（第6版）中虫媒病毒生物安全名录简介[J]. 中国热带医学, 2022,22(2): 97-100
XIA Han, YUAN Zhi-ming. Introduction of arbovirus and biosafety catalogue in the Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories （6th Edition） by U.S. CDC[J]. Chinese Journal of Zoonoses, 2022,22(2): 97-100.  
Doi: 10.13604/j.cnki.46-1064/r.2022.02.01
Permissions
美国CDC《微生物和生物医学实验室生物安全》（第6版）中虫媒病毒生物安全名录简介
夏菡1,2,*, 袁志明1,2
1. 中国科学院武汉病毒研究所,湖北 武汉 430071
2. 中国科学院大学,北京 100049
*通信作者：夏菡,E-mail：hanxia@wh.iov.cn

作者简介：夏菡（1983—）,博士,青年研究员,研究方向：虫媒病毒与实验室生物安全。

收稿日期: 2021-12-22
资助项目: 国家卫生健康委员会热带病防治重点实验室开放课题（No. 2021NHCTDKFKT21007）; 热带转化医学教育部重点实验室开放课题（No. 2021TTM010）; 武汉市科技计划项目（No. 2018-201261638501）
摘要

近年来,新发和再现虫媒病毒病频发,给虫媒传染病防控和生物安全带来了巨大挑战。本文从虫媒病毒生物安全背景、等级划分依据、分类概况及风险评估注意事项等方面对美国CDC发布的《微生物和生物医学实验室生物安全》（第6版）中的虫媒病毒生物安全名录进行了概述,以期为保障实验室生物安全、防范和应对生物安全风险、保护实验室人员生命健康提供指导和建议,并可望为虫媒传染病防控机构制定实验室生物安全政策和规范提供参考依据。

关键词: 虫媒病毒; 生物安全; 风险评估
中图分类号:R373.3 文献标志码:A 文章编号:1009-9727(2022)02-97-04
Introduction of arbovirus and biosafety catalogue in the Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories （6th Edition） by U.S. CDC
XIA Han1,2,*, YUAN Zhi-ming1,2
1. Wuhan Institute of Virology, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Corresponding author: XIA Han, E-mail：hanxia@wh.iov.cn
Abstract

In recent years, the frequent occurrence of newly and re-emerging arbovirus diseases has brought huge challenges to the prevention and control of arbovirus and biosecurity. The article introduces the main content of the arbovirus biosafety list in the 6th edition of "Biosafety in Microbiology and Biomedical Laboratories", including the background of arbovirus biosafety, principles and basis of recommended biosafety level (BSL), classification overview and risk assessment precautions about arboviruses. Providing guidelines and suggestions for scientific researchers in the field of arbovirus research to ensure the laboratory biosafety and responding to biosecurity risk. Further to provide a reference basis for the establishment of laboratory biosafety policies and regulations.

Key words: Arbovirus; biosafety level; risk assessment

登革热（dengue fever, DF）、黄热病（yellow fever, YF）、西尼罗热（West Nile fever, WNF）、蜱传脑炎（Tick-borne encephalitis, TBE）、裂谷热（Rift Valley fever, RVF）和非洲猪瘟（African swine fever, ASF）等新发（emerging）和再现（re-emerging）虫媒病毒病（arbovirus disease）频繁暴发, 对各国经济、社会及公众健康造成了重大威胁, 已成为全球重要公共卫生问题之一[1]。寨卡病毒（Zika virus, ZIKV）感染可能导致胎儿/婴儿小头畸形等严重并发症[2]。自2007年以来, ZIKV在全球引发了多次不同规模疾病疫情, 尤其是2015年初发生在巴西的大规模暴发疫情, 波及了全球80多个国家和地区, 2016年2月世界卫生组织（World Health Organization, WHO）宣布寨卡病毒病为国际公共卫生紧急事件（public health emergency of international concern, PHEIC）[3]。流行性乙型脑炎病毒（Japanese encephalitis virus, JEV）, 简称乙脑病毒, 可导致急性人兽共患乙脑。我国是全球乙脑发病人数最多的国家, 据WHO估计, 全球每年69万病例中有一半发生在中国[4]。发热伴血小板减少综合征病毒（sever fever with thrombocytopenia syndrome virus, SFTSV）是一种新型蜱传布尼亚病毒, 2011年首次发现后相继在我国河南、湖北、江苏等20余个省份报道其感染病例, 随后日本和韩国也有病例发生。发热伴血小板减少综合征进展快、病情重, 可引发多脏器功能衰竭而导致死亡, 因而引起了社会的广泛关注[5]。近几十年来, 非洲猪瘟在世界多地流行[6]。2018年8月, 非洲猪瘟首次传入我国, 随后大范围传播至31个省份, 对全国养殖业市场造成了重大影响, 在2018— 2019年我国首轮非洲猪瘟疫情中, 至少有30%的生猪被强制扑杀, 直接经济损失高达1万亿人民币[7]。这些数据提示, 虫媒传染病是严重危害人类健康、影响社会经济发展的重要公共卫生问题之一。掌握疾病流行范围、实现虫媒病毒早期检测和厘清虫媒病毒的传播和致病机制是开展虫媒病毒病防控的前提和基础, 而研发新型高效、低毒、价廉抗病毒药物及高保护力疫苗则是虫媒病毒病的优先研究领域。

1 背景

美国虫媒病毒委员会（American Committee on Arthropod-Borne Viruses, ACAV）虫媒病毒实验室安全分会（Subcommittee on Arboviral Laboratory Safety, SALS）于1967、1979、1985年分别出版了国际虫媒病毒名录（international catalogue of arboviruses：including certain other viruses of vertebrates）1~3版, 此后该名录再无更新。在第3版国际虫媒病毒名录中, 共收录了500余种病毒（含部分脊椎动物病毒）, 并对每种病毒的生物安全防护措施提出了建议, 为虫媒病毒或虫媒病毒病研究中涉及到的生物安全提供了指导意见[8]。目前, 美国疾病控制与预防中心（Centers for Disease Control and Prevention, CDC）已根据该名录创建了网络版国际虫媒病毒名录（arbovirus catalog）（https://wwwn.cdc.gov/Arbocat/Default.aspx）, 然而该名录并未纳入1985年后各国新分离的虫媒病毒。

《微生物和生物医学实验室生物安全》（Biosafety In Microbiological And Biomedical Laboratories, BMBL）是由美国CDC和国立卫生研究院（National Institutes of Health, NIH）联合出版的实验室生物安全手册, 是美国实验室生物安全的总体指导文件, 也是国际公认的实验室生物安全领域“ 金标准” 。BMBL第1版于1984年发布, 经过多次修订后于2020年发布最新修订的第6版 [9]。在BMBL第6版中, 修订了最新虫媒病毒生物安全名录, 详细汇总了截至2017年世界各国已分离到的虫媒病毒, 内容主要包括病毒全称及缩写、病毒分类（科和属）、生物安全防护措施分级建议及依据、抗原组等信息。其中, 有关虫媒病毒生物安全防护措施的建议主要依据全球虫媒病毒实验室调研报告、虫媒病毒最新研究结果及实验室感染事件总结报告。该名录可为世界各地从事虫媒病毒和公共卫生等领域的工作人员和科研人员提供重要参考, 在保障虫媒病毒防控研究工作中的生物安全发挥关键性作用。

2 简 介

虫媒病毒生物安全名录见BMBL第6版第Ⅷ -F章节（Section Ⅷ -F）, 含5张表格。虫媒病毒生物安全等级划分的总体原则为风险等级为2（Risk group 2）、3（Risk group 3）和4级（Risk group 4）的病毒建议采取相应的生物安全二级（BSL-2）、三级（BSL-3）和四级（BSL-4）防护措施。此外, 在某些特定的情况下需采取加强型生物安全三级（Enhanced BSL-3）防护, 如对登革热或黄热病患者血清标本进行检测时, 需要在BSL-3实验室通风系统中增加HEPA高效过滤器。

对于未知（unknown）或缺乏系统研究的虫媒病毒, 在开展科学研究前需要进行全面的风险评估, 或考虑采用额外的安全措施来规避风险。如在处理野外采集的蚊蜱等节肢动物媒介标本时, 由于其可能含有活病毒, 需采取BSL-2或更高级别的防护措施, 且操作过程中应避免气溶胶产生。虫媒病毒分子生物学与活病毒感染实验操作中, 需要应对的生物安全风险差异极大。嵌合病毒（chimeric viruses）是一种利用基因工程方法人工构建的包含来自2种或多种不同病毒基因的重组病毒。针对这一类病毒, 开展生物安全风险评估时应考虑如下因素：（1）与亲代病毒相比, 嵌合病毒在细胞和动物体感染模型中的复制能力; （2）与亲代病毒相比, 嵌合病毒在细胞和动物感染模型中的毒力是否发生变化; （3）对于能够感染中枢神经系统的亲代毒株, 在动物模型中应以大剂量嵌合病毒进行颅内接种测试对中枢神经系统的毒力; （4）减毒的嵌合病毒是否会发生毒力回复。

BMBL第6版第Ⅷ -F章节包含的5张表格中, 表1见BMBL第6版第294页（https://www.cdc.gov/labs/pdf/SF__19_308133-A_BMBL6_00-BOOK-WEB-final-3.pdf）, 列出了可在BSL-2防护水平操作的6种虫媒病毒疫苗株, 即基孔肯雅病毒（Chikungunya virus, CHIKV）毒株181/25、鸠宁病毒（Junin virus, JUNV）毒株Candid、裂谷热病毒（Rift Valley fever virus, RVFV）毒株#1MP-12、委内瑞拉马脑炎病毒（Venezuelan equine encephalomyelitis virus, VEEV）毒株TC83 & V 3526、黄热病毒（Yellow fever virus, YFV）毒株17-D和乙型脑炎病毒（Japanese encephalitis virus, JEV）毒株14-14-2。

表2见BMBL第6版第307页（https://www.cdc.gov/labs/pdf/SF__19_308133-A_BMBL6_00-BOOK-WE B-final-3.pdf）, 主要描述了表3和表4中涉及病毒生物安全分级依据中符号的定义, S表示来源于国际虫媒病毒名录（第3版）和虫媒病毒实验室安全分会报告; IE表示在低等级生物安全设施中缺乏病毒研究经验。A表示其他标准（A1~A8）, 其中A1表示与牛、羊和马相关的动物疾病; A2表示可能由气溶胶途径传播的实验室获得性感染而导致死亡; A3表示具有丰富的实验室研究数据, 气溶胶传播导致的实验室获得性感染仅导致轻微症状, 可采取BSL-2防护; A4表示缺乏实验室相关数据, 且与已知需要BSL-4防护的病毒抗原关系较近, 需同样采取BSL-4防护; A5表示已知不会引起人或灵长类动物重大疾病的沙粒病毒可采取BSL-2防护, 但当沙粒病毒滴度较高时推荐使用BSL-3防护; A6表示减毒毒株可采取比野生型毒株低一级的防护水平; A7表示根据相近的3种或3种以上其他已知病毒的抗原或遗传关系, 确定其生物安全级别; A8表示不会引起实验室感染、人或灵长类动物严重疾病的汉坦病毒可采用BSL-2防护, 但在进行高致病性汉坦病毒或啮齿动物实验的感染中仍需采取BSL-3防护。

表3见BMBL第6版第308~326页（https://www.cdc.gov/labs/pdf/SF__19_308133-A_BMBL6_00-BOOK-WEB-final-3.pdf）, 按字母顺序列出了公认的716种虫媒病毒, 包括病毒名称全称、首字母缩略词、病毒科或属、BSL建议、生物安全分级依据以及已知的抗原组。716种虫媒病毒中, 其中有694种分布在13个病毒科, 分别为非洲猪瘟病毒科（Asfarviridae）1种、黄病毒科（Flaviviridae）77种、内罗病毒科（Nairoviridae）52种、野田村病毒科（Nodaviridae）1种、尼亚玛尼病毒科（Nyamaninidae）1种、正粘病毒科（Orthomyxoviridae）11种、泛布尼亚病毒科（Peribunyaviridae）194种、白纤病毒科（Phenuiviridae）107种、微小RNA病毒科（Picornaviridae）2种、痘病毒科（Poxviridae）4种、呼肠孤病毒科（Reoviridae）122种、弹状病毒科（Rhabdoviridae）88种、披膜病毒科（Togaviridae）34种。此外, 有17种病毒为未分类的布尼亚病毒目（unclassified Bunyavirales）成员, 5种病毒为未分类病毒（unclassified virus）。

建议采取BSL-4防护措施的病毒有10种, 分别为内罗病毒科的克里米亚-刚果出血热病毒（Crimean-Congo hemorrhagic fever virus, CCHFV）和黄病毒科的（Flaviviridae）阿布塞塔罗夫病毒（Absettarov virus, ABSV）、Alkhurma flavivirus（AHFV）、汉扎洛瓦病毒（Hanzalova virus, HANV）、Hypr virus（HYPRV）、坎姆林格病毒（Kumlinge virus, KUMV）、卡萨诺尔森林病病毒（Kyasanur forest disease virus, KFDV）、南涧尹病毒（Nanjianyin virus）、鄂木斯克出血热病毒（Omsk hemorrhagic fever virus, OHFV）和俄罗斯春夏脑炎病毒（Russian spring summer encephalitis virus, RSSEV）。建议采取BSL-3b（b表示这些病毒被美国农业部动植物卫生检验局视为具有农业重要性病原, 可能需要加强防护措施）防护措施的病毒有11种, BSL-3防护措施的病毒有49种, BSL-2b防护措施的病毒有4种, BSL-2防护但遵循BSL-3操作（2 with 3 practice）的病毒有1种, BSL-2防护措施的病毒有641种（图1A）。

表3中还包含了114种非虫媒传播的出血热病毒, 分别为42种经啮齿动物传播的沙粒病毒科（Arenaviridae）病毒, 该类病毒已知会引起出血热, 例如瓜纳里多病毒（Guanarito virus, GTOV）、胡宁病毒（Junin virus, JUNV）、拉沙病毒（Lass fever virus, LASV）、马秋波病毒（Machupo virus, MACV）和萨比亚病毒（Sabia virus, SABV）等; 7种丝状病毒科（Filoviridae）病毒, 包括埃博拉病毒（Ebola virus, EBOV）和马尔堡病毒（Marburg virus, MARV）等; 65种汉坦病毒科（Hantaviridae）病毒, 包括安第斯病毒（Andes virus, ANDV）、辛诺柏病毒（Sin Nombre virus, SNV）和汉坦病毒（Hantaan virus, HNTV）等, 可以通过啮齿动物的尿液、唾液或粪便传播给人类。

表4见BMBL第6版第327~328页（https://www.cdc.gov/labs/pdf/SF__19_308133-A_BMBL6_00-BOO K-WEB-final-3.pdf）, 按字母顺序列出了节肢动物特异性病毒（仅感染节肢动物）, 包括全称、首字母缩略词、病毒科或属、生物安全分级建议、生物安全分级依据以及是否为病毒分离株。表4中列出的节肢动物特异性病毒共有91种, 均建议采取的防护水平为BSL-2, 其中76种病毒有病毒分离株、15种仅有基因组序列; 其中有81种病毒分布在12个病毒科, 分别为阿尔法四体病毒科（Alphatetraviridae）1种、双RNA病毒科（Birnaviridae）3种、布尼亚病毒科（Bunyaviridae）2种、黄病毒科（Flaviviridae）43种、中等套式病毒科（Mesoniviridae）11种、内罗病毒科（Nairoviridae）1种、细小病毒科（Parvoviridae）4种、泛布尼亚病毒科（Peribunyaviridae）3种、白纤病毒科（Phenuiviridae）3种, 呼肠孤病毒科（Reoviridae）3种, 弹状病毒科（Rhabdoviridae）6种、披膜病毒科（Togaviridae）1种; 此外, 有1种病毒属于荆门病毒组（Jingmen virus）, 11种病毒为未分类（unassigned）。

节肢动物特异性病毒仅能在节肢动物细胞中复制, 而不能在脊椎动物细胞中复制。虽然目前没有实验证据表明其具有感染脊椎动物的风险, 但由于大多数节肢动物特异性病毒的特征还未完全被明确, 且其中部分病毒仅依据遗传发育关系进行分类。因此, 建议该类病毒均采取BSL-2防护措施（图1 B）。

表5见BMBL第6版第329页（https://www.cdc.gov/labs/pdf/SF__19_308133-A_BMBL6_00-BOOK-WE B-final-3.pdf）, 列出了需要采取加强型生物安全三级防护的病毒, 包括非洲马瘟病毒（Africa Horse Sickness virus, AHSV）、非洲猪瘟病毒（Africa Swine Fever virus, ASFV）、阿卡斑病毒（Akabane virus, AKAV）、卡巴苏病毒（Cabassou virus, CABV）、CHIKV、大沼泽地病毒（Everglades virus, EVEV）、杰米斯顿病毒（Germiston virus, GERV）、羊跳跃病病毒（Louping ill virus, LIV）、穆坎布病毒（Mucambo virus, MUCV）、奥罗普切病毒（Oropouche virus, OROV）、RVFV、罗西奥病毒（Rocio virus, ROCV）、托纳特病毒（Tonate virus, TONV）、VEEV、韦塞尔斯布朗病毒（Wesselsbron virus, WESSV）和YFV。

图1 基于病毒科水平的虫媒病毒（A）和节肢动物特异性病毒（B）的生物安全分级建议Fig. 1 Biosafety recommendations (A) for arboviruses and arthropod-specific viruses (B) based on the level of viral family

3 总结和建议

《微生物和生物医学实验室生物安全》（第6版）中的虫媒病毒生物安全名录汇集了目前世界各国最全面的虫媒病毒种类及其生物安全防护措施分级信息, 对从事虫媒病毒及其传播媒介研究的科研人员进行生物安全风险评估具有重要参考价值。虫媒病毒生物安全名录对每种虫媒病毒的生物安全分级仅为非强制性建议, 需要依据虫媒病毒特性、拟开展的实验操作程序、实验室硬件设施以及不同国家或地区的法律法规进行综合风险评估, 从而确定具体的生物安全防护措施。对于虫媒病毒中的正义单链RNA病毒, 例如黄病毒科、披膜病毒科成员, 其RNA可作为mRNA指导宿主细胞合成病毒蛋白质而直接引起感染, 在进行生物安全风险的过程中需考虑其额外的感染风险。此外, 该名录涵盖的虫媒病毒种类仅限于2017年前分类的虫媒病毒, 2017年后新发或新分离的虫媒病毒在开展实验室研究前可参照该名录进行初步生物安全风险评估。然而具体的生物安全防护级别还需进一步根据每一种病毒的感染和传播特征及实验活动进行全面评估。

利益冲突声明 所有作者声明不存在利益冲突

编辑：王佳燕

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