前言
本文件按照 GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国科学院提出。
本文件由全国空间科学及其应用标准化技术委员会(SAC/TC 312)归口。
本文件起草单位:中国科学院空间应用工程与技术中心、中国航天员科研训练中心、中国航天科技集团有限公司第五研究院、中国科学院上海技术物理研究所、北京跟踪与通信技术研究所、中国科学院分子植物科学卓越创新中心、中国科学院微生物研究所。
本文件主要起草人:王伟、刘朝霞、张兰涛、张乐、符俊、郑慧琼、黄英、刘悦。
1 范围
本文件规定了空间科学实验项目的空间生物安全等级(BSL)划分,实验项目遴选的生物安全、材料选用安全性、生物安全防护设计、样品加载与上行、在轨安全性控制、生物样品回收下行与废弃物处置安全性验证和风险评估要求本文件适用于空间科学与应用领域生物类实验项目、实验装置的生物危害防护设计和相关研制工作。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB 19489 实验室 生物安全通用要求
GB/T 28875—2012 空间科学实验 生物样品要求
GB/T 30114.1 空间科学及其应用术语 第1部分:基础通用
GB/T 30114.5 空间科学及其应用术语 第5部分:空间生命科学和生物技术
GB/T 32870 空间科学实验 生物样品加载技术要求
GB/T 42048 载人航天空间科学与应用项目遴选要求
3 术语和定义
GB/T 30114.1、GB/T 30114.5和 GB 19489界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1 生物材料 biological materials
空间实(试)验涉及的核糖体脱氧核糖核酸 (rDNA)、核糖核酸(RNA)、蛋白质、病毒、细菌、原生生物、真菌、细胞、植物、动物等生物及相关活性生物因子的统称。
注:生物材料既包括 GB/T 28875规定的生物实验样品,也包括生物实验后新产生的具有进一步研究价值的生物样品以及含有生物活性因子的废弃物等。通常分为无害生物材料和有害生物材料
3.2 生物样品 biological samples
作为空间生命科学实验对象的活性生物材料
注:生物样品包括生物群落、个体、生物组织器官、细胞、生物分子,它们在一定层次上保持着生命物质的特性结构和(或)功能性状
[来源:GB/T 28875—2012,3.1]
4 缩略语
下列缩略语适用于本文件。
ABSL 动物生物安全等级(Animal Biosafety Level)
BSL 生物安全等级(Biosafety Level)
LoC 包覆/控制等级(Levels of Containment/Control)
PPE 个人防护设备(Personal Protective Equipment)
RNA 核糖核酸(RiboNucleic Acid)
rDNA 核糖体脱氧核糖核酸 (ribosomal DeoxyriboNucleic Acid)
SOP 标准操作程序(Standard Operation Procedure)
SPF 无特定病原体(Specific Pathogen Free)
5 总体要求
实验项目生物安全总体要求如下:
a) 应按照消除/替代、安全性设计防护、制定标准操作程序(SOP)以及提供必要的个人防护设备(PPE)等安全性控制优先级逐级降低实验项目生物安全风险,确保在轨实验过程中,生物实验及其实验样品、实验产物,不对航天员的生命健康和航天器安全等产生危害;
b) 应覆盖完整的任务剖面,包括生物材料选用、安全性防护设计、样品加载与上行、在轨实验、样品回收下行与废弃物处置等全寿命周期的各个环节;
c) 实验项目的生物安全防护应实行分级控制,在确保安全性的前提下,兼顾经济可行性和工程可实现性;
d) 应对实验项目的生物安全风险进行评估,确保残余风险控制在工程可接受范围;
e) 实验项目的生物安全设计与实施,不应对航天器平台的结构、功能、性能及在轨长期安全稳定运行构成不可接受的风险;
f) 实验项目的生物安全要求应与航天器总体安全性要求结合使用,共同确保航天器平台及人员的安全。
6 空间生物安全等级(BSL)划分
6.1 划分准则
按照 GB 19489相关规定,并考虑空间环境对生物材料可能的影响,将空间科学实验项目生物安全等级分为 BSL1/ABSL1、BSL2/ABSL2、BSL2+/ABSL2+、BSL3/ABSL3、BSL4/ABSL4共5级,表1给出了各等级的划分原则。
| 空间环境下BSL | 风险等级 | 危险严重性 | 风险描述 | 使用要求 |
| BSL1/ABSL1 | 低风险 | Ⅳ级 | 对航天员无致病性且对航天器环境无影响的生物材料 | 允许直接在空间站使用的生物材料 |
| BSL2/ABSL2 | 中风险 | Ⅲ级 | a)可能导致航天员疾病或对航天器环境轻微影响的中等风险生物材料,且传播途径有限;b)具有有效的治疗和预防措施 | |
| BSL2+/ABSL2+ | Ⅲ级 | a)可能导致航天员疾病或对航天器环境轻微影响的中等风险生物材料,在空间环境下危险程度可能较地面条件下更大(如变异速度加快或致病力增强);b)具有有效的治疗和预防措施 | 需经专项评审后方可使用的生物材料 | |
| BSL3/ABSL3 | 高风险 | Ⅱ级 | a)可能通过直接接触或气溶胶传播使人传染上严重的甚至致命疾病的高风险生物材料;b)具有有效的治疗和预防措施 | 不应在空间站使用的生物材料 |
| BSL4/ABSL4 | Ⅰ级 | a)危及生命的高风险生物材料,可能以气溶胶形式传播或传播途径不明;b)没有有效的治疗和预防措施 |
6.2 确定方法
空间生物安全等级确定方法如下。
a) 细胞、组织、生物大分子等经分析无致病性的生物样品,应提供无致病性的证明材料,并根据表1划分原则,直接判定为 BSL1 级。
b) 微生物类实验样品的 BSL 等级可查询国内外微生物菌种保藏相关机构公共生物资源数据库信息以及《人间传染的病原微生物目录》等公开报道的信息。
c) 动物类实验样品的 ABSL 等级,在满足 SPF 级前提下,可根据自身携带的微生物的 BSL 来确定。
d) 已确认为生物安全等级为BSL2+的生物样品,应成立专家组对其空间生物安全等级进行专门评估,专家组成员包括微生物学家、动物学家、植物学家、医生、实验项目管理方、生物安全领域专家,以及航天器相关方等;必要时,可邀请伦理学专家参加。
e) 在缺少相关实验数据证明和科学证据等情况下,直接判定为 BSL2+级及以上。
7 实验项目遴选的生物安全要求
实验项目遴选生物安全要求如下:
a) 应按照 GB/T 42048中相关规定,对实验项目涉及的生物安全风险进行初步分析,重点审查和确认选用生物样品的 BSL能符合表1规定的选用要求;
b) 项目立项论证阶段,应结合实验项目实施方案评审工作开展对生物安全专题的审查,审查内容包括初选和备选生物样品的 BSL 等级、防护屏障设计的充分性以及工程实施可行性等,通过审查的实验项目方可正式批准立项。
8 材料选用安全性要求
实验项目所涉及材料包括生物样品、实验试剂以及实验项目所涉及的实验装置材料等,选用安全性要求如下。
a) 生物样品应按照 GB/T 28875—2012 进行选择,不应选用 BSL3 及 BSL4 级高风险的生物样品。
b) 生物样品在初次选用时应建立样品履历,并在研制过程中逐步完善,确保全过程样品信息可追溯性。生物样品履历档案的内容应符合 GB/T 28875—2012中6.2.1的相关规定。
c) 选择实验动物样品,优先采用 SPF级动物,选择非 SPF 级实验动物应经过专项评审;动物实验分为感染性实验和非感染性实验两大类,在轨不应开展感染性动物实验。
d) 应对动物实验样品来源进行控制,实验动物应来源于具有实验动物生产和繁育合法资质的生产单位;必要时,还应提供实验动物质量合格证和检验合格证明。
e) 实验项目所涉及的实验装置材料的选用应满足相容性要求,综合考虑生物样品间的交叉污染、生物样品变质影响、生物样品代谢产物影响等多方面因素。
f) 培养液、固定液、裂解液等所有实验试剂还应分析自身的物理化学特性和毒性等危害,优先选用无毒或低毒的材料;若存在明确毒性的,应采取经验证有效的控制措施。
9 生物安全防护设计
实验项目生物安全防护设计要求如下。
a) 生物材料安全性防护设计应与其 BSL相匹配,满足表2规定的 LoC要求,确保在正常使用和故障情况下均不应对航天员健康和空间站安全造成影响;当含有多种 BSL 生物材料时,其LoC等级应与 BSL最高的生物材料相对应。
| 生物材料BSL | 生物安全控制等级(LoC) | LoC说明 |
| BSL1/ABSL1 | LoC1 | 至少具有一重控制隔离措施,如采用防水透气膜隔离或密封设计等 |
| BSL2/ABSL2 | LoC2 | 至少具有两重控制措施,如双重包覆设计或密封设计与负压相结合等 |
| BSL2+/ABSL2+ | LoC3 | 至少具有三重控制措施,如三重包覆设计或者其他组合式防护屏障设计等 |
| 注:包覆(密封)设计、安全保护装置、航天员个人防护设备(PPE)、负压隔离等均属于一重控制措施。 | ||
b) 实验项目生物安全设计防护应确保实验项目在发射上行、在轨存储、转运安装、在轨实验、样品回收和废弃处理等全过程均应满足表2规定的 LoC要求。
c) 采用密封容器进行包覆屏障设计时,容器材料应满足材料相容性要求,防范密封容器因不相容导致的泄漏风险。
d) 在采用两重以上防护措施时,宜采用组合式防护形式(即不同形式的隔离),确保各重防护在物理上是分开的,不会发生关联失效。
e) 对于存在过敏原的生物样品,应至少具备两重防护措施,降低直接接触生物样品可能引起不良反应等风险。
f) 针对实验中及实验后可能产生的中间产物、代谢产物(如气味、排泄物等)以及实验废弃物等,应无害化处理,如排放到舱内,应满足航天器平台的气体、气味及液体释放要求。
g) 实验项目在轨实验流程设计宜采用自动方式,包括实验工质加载、实验条件控制、成像等过程,尽量减少航天员参与有风险的实验操作。
h) 应分析生物样品操作过程中可能产生的危险,包括接触高温、高压、产生多余物、误操作导致实验样品泄漏等,除在设计上进行防护外,还应在操作流程上进行规范,包括制定 SOP 以及提供必要的 PPE 等。
i) 应针对生物样品全任务剖面制定在轨故障预案,覆盖自主实验、航天员在轨实验操作、样品回收和废弃处置等全流程。
j) 生物样品转运过程中,需采取二次防护的,应设计专门的转运装置。
k) 生物样品上下行等存在特殊环境需求的,应提供必要的上下行支持装置,支持装置的设计应满足上下行飞船装载的安全性要求。
l) 实验项目产生的生物废弃物应分析废弃物收集、转运、存储等各环节风险,设计专门的废弃处置方案和安全性控制措施,并配备必要的处置工具和用品。
m) 涉及实验动物的实验项目满足以下要求:
1) 动物实验样品设计防护应能有效防止动物破坏、逃逸、抓咬伤等风险,并制定故障或失效情况下的应对措施;
2) 应符合动物健康要求,无毒、无害、无放射性等,实验单元内外边角均应圆滑,无边,防止动物噬咬、咀嚼;哺乳类动物实验样品的笼具还应限制动物身体伸出受到伤害或伤害航天员等;
3) 动物实验样品还应分析代谢产物(包括排泄物、分泌物等)、动物毛屑、呼出产生的气溶胶、肠道微生物以及意外死亡等可能带来的危害,并制定相应的控制措施;
4) 应采取降噪、隔音措施,确保动物饲养过程中噪声不应对航天员产生影响;
5) 应为动物实验样品操作配置必要的专用防护器具。
10 样品加载与上行
实验项目样品地面加载与上行的安全性要求如下:
a) 应针对生物样品加载过程中可能存在的风险,制定详细的样品加载方案和加载工艺流程,并明确发射场样品制备、加载、集成等全过程的微生物污染控制措施;
b) 应按照 GB/T 32870相关要求,生物样品临射前加载过程设置必要检验点和质量控制点,并由专门检验员对生物样品加载过程中的性状、密封性、安全性以及微生物防控等状态进行全面检查;
c) 生物样品临射安装操作应经过匹配试验和发射场流程演练,发射场操作人员应经培训、演练和训练,具备熟练操作的技能,涉及动物实验人员还应提供实验动物从业人员上岗证或相关单位出示的能力证明;
d) 加载完成后应按照发射场样品处置相关规定,对废弃物等进行无害化处理;
e) 应制定生物样品在发射场测试或加载期间的应急处置预案,对于生物样品泄漏、污染等意外事件应有明确的应对措施。
11 在轨安全性控制
实验项目在轨生物安全控制要求如下。
a) 生物样品入轨后应尽快转运到实验设施上开展实验或转运至不影响生物活性的环境中暂存。
b) 应分析在轨存放环境可能对样品产生影响,避免发生实验试剂物性改变或样品污染等风险。
c) 实验前转运时,应对生物样品状态进行检查,确认样品单元完好、无泄漏后方可转运
d) 在轨实验操作应严格按照操作手册执行,需要地面人员确认的,可通过摄像机由地面人员进行二次确认,必要时可对样品状态进行拍照留证;涉及动物实验样品采集的操作,还应在操作前进行实验操作、故障处置等流程演练。
e) 实验过程中应结合地面单机匹配、整合匹配等试验结果,设置实验状态、实验参数和实验流程,避免实验期间对实验参数和实验状态的随意更改。
f) 应对实验过程中安全性关键参数进行实时监测,如实验温度、压力、工质供给流量等,确保实验过程安全可控。
g) 实验过程中发生紧急断电等故障情况,按照在轨故障预案进行故障处置,当判定实验失败后,应及时对生物样品及实验产物等进行无害化处理和废弃处置。
12 生物样品回收下行与废弃物处置
12.1 生物样品回收与下行
生物样品回收与下行的安全性要求如下。
a) 生物样品回收操作宜在无菌处理后的手套箱等具备隔离条件的环境下进行,防止与舱内环境的交叉污染。
b) 生物样品回收操作应佩戴必要的防护用具,动物实验操作应佩戴动物实验专用手套,操作前确认工具、防护措施等操作物资准备就位后方可操作。
c) 生物样品回收后无法立即下行的,应在满足生物样品存储条件的环境中暂存。
d) 生物样品回收操作应重点关注操作手册中规定的安全性注意事项,操作前佩戴好必要的防护用具,动物实验操作前应佩戴好动物实验专用手套。
e) 生物样品回收过程中需拆解管路或断开快断时,应对操作结束后的状态进行确认,发现漏液时应及时收集清理。
f) 生物样品回收还应分析操作中的二次风险,包括接触高温、高压、有害气体、辐射源、触电等,严格按照操作手册中的提示和注意事项规范执行。
g) 实验样品下行前,应对回收实验样品包覆情况、下行装置固定状态等进行检查。
h) 生物样品返回地面后,应对样品回收装置的完好性进行检查;对于有温度和时效性要求的生物类实验样品,应尽快转运至满足要求的环境下存储和运输。
12.2 废弃物处置
生物废弃物处置的安全性要求如下。
a) 生物废弃物应采用灭菌剂进行处理,并使用生物医学废弃物专用的容器进行收集,收集容器、封装袋、封装材料等应具有耐磨、防潮、防腐蚀的特性。
b) 生物废弃物处置操作过程中,应通过航天员摄像机由地面人员进行全程监控和状态确认。
c) 在轨样品废弃处置过程中发生泄漏等故障时,按照在轨故障预案进行及时处理。
d) 多种不同生物废弃物不应混合存放,需在轨长期存储时,应分析其特殊的在轨存储环境需求;必要时,可在其存放容器中放入抗菌防霉剂、脱氧剂等进行保护。
e) 具有气液工质接口的废弃物收集时应对气液接口进行必要的封堵处理,对于可能存留的液体工质进行清洁擦拭,处理完后方可放入收集容器中。
f) 航天员在轨进行废弃处置操作时,应根据操作手册要求佩戴必要的口罩、手套、护 目镜等 PPE。
g) 应对封装后的废弃物信息进行记录,并纳入在轨物资管理系统中进行统一管理,实现全周期溯源。
13 安全性验证
应对实验项目全过程安全性控制措施的有效性进行验证,验证方法包括检查、分析、测试和试验等具体要求如下:
a) 上行前应对生物样品选用的安全性进行检查验证,包括生物样品 BSL 的确认、样品来源、样品存储运输、地面加载等过程检查;
b) 应对采用物理包覆设计的实验装置结构可靠性、抗力学特性等进行力学环境适应性试验验证;
c) 应对设备包覆材料与生物样品、实验试剂的相容性进行分析或试验验证;
d) 应对承压的生物实验装置进行耐压试验验证,确保在正常或压力应急情况下均不会发生破裂;
e) 应对有密封要求的实验装置的漏率指标进行检测,并对其密封设计有效性进行验证;
f) 生物样品在轨回收操作流程、生物废弃物收集和处置流程等所有涉及安全性的操作均应通过工效学评价;
g) 应对在轨故障预案的有效性进行验证,故障模式判断和自动处置预案的验证可结合单机测试等环节进行测试验证,涉及航天员在轨应急处置的操作项目应通过工效学评价;
h) 生物材料在轨操作、故障预案等还应进行流程演练和航天员训练。
14 风险评估
应在实验项目实施过程中持续开展生物安全风险评估,要求如下。
a) 综合立项论证阶段,重点评估生物样品、实验产物、实验操作过程等可能产生的生物安全风险。评估的内容包括生物样品的 BSL、选用实验试剂的毒性、安全性相关实验数据以及拟采取生物安全防护设计方案的工程可行性等。评估结果作为实验项目能否立项的重要依据
b) 实验项目方案设计阶段,生物安全风险评估重点包括以下内容:
1) 评估生物实验样品来源、试剂制备、样品加载方案等可能产生的风险;
2) 评估生物样品安全性防护设计方案的合理性、有效性和充分性,是否满足生物安全防护等级的要求;
3) 评估在轨实验方案和实验流程设计的合理性和可行性,包括实验参数、实验条件、保障条件以及实验关键特性控制(如实验温度、气体成分控制、光照照明等)等可能产生的风险;
4) 评估设计的航天员在轨操作流程(实验操作、样品回收、废弃物处置等)可能产生的风险;
5) 规划的生物安全相关验证项目的充分性和覆盖性
c) 实验项目研制总结阶段,生物安全风险评估的内容如下:
1) 实验项目生物安全防护设计及验证结果是否满足实验项目在轨实验的安全性要求;
2) 地基实验所获取的实验参数、实验条件、实验流程等是否满足在轨实验设施的安全性保障能力约束;
3) 实验样品筛选、加载工艺、发射场流程、污染防护措施等可能存在的残余风险;
4) 在轨实验过程、生物样品回收、生物废弃物处置等在轨全过程安全性控制措施的充分性和有效性;
5) 航天员操作中可能存在的残余风险及其防护措施的有效性;
6) 在轨故障情况下的风险,制定的在轨故障处置预案是否完备及其预案在轨处置流程可能存在的风险等。
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