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CSET:從出版物看全球生物安全三級 實驗室分布

發布時間:2023-02-10 00:00:00     
  2022年8月,美國喬治敦大學安全與新興技術中心(CSET)發布《從出版物看生物安全三級實驗室分布》報告,對全球范圍內生物安全三級實驗室的分布情況進行了分析。具體來看,研究團隊對2006—2021年期間收錄于美國國立衛生研究院生命科學期刊全文數據庫的約200萬篇英語文獻進行了關鍵詞搜索,利用文本挖掘法更加精準地確定出具有生物安全三級實驗室的機構,按照國別和大洲兩個維度對其分布情況進行了統計,并得出了幾點結論。

當前,對病原體的研究為科學界和政策界提出了一項難題。一方面,這類研究為開發疫苗和療法、了解宿主和病原體的相互作用以及預防大流行病提供了巨大機會。但另一方面,這類研究可能導致實驗室事故或潛在的濫用可能,政府和監管機構為規避風險可能會制定限制性強的法律法規,這將阻礙科學探索發現。生物安全三級(BSL-3)實驗室作為此類研究基礎設施的關鍵組成部分,能夠確??茖W家在安全可靠的環境中對傳染性病原體進行研究。因此,統計生物安全三級實驗室的數量及其分布,可以幫助把握目前全球各國正在開展傳染性病原體研究的整體情況。
圖1生物安全等級及其特點和代表疾病

一、研究方法
為了把握全球BSL-3實驗室的分布情況,本研究首先對2006年至2021年期間發表,且收錄于PubMed Central[1]的約200萬篇英語文獻進行了關鍵詞搜索(BSL-3,biosafety level 3或biological safety level 3)。在涉及上述關鍵詞的文獻中,研究團隊根據作者的自我報告,確定出具有BSL-3實驗室的機構及其所在位置。此前的研究主要依靠調查已知的機構來確定BSL-3實驗室的位置分布和特征,而CSET以期刊論文為研究對象,通過文本挖掘法,更加精準地捕捉到了擁有BSL-3實驗室的機構。需要注意的是,本研究的分析數據不包括以下幾種情況:未將研究成果發表的BSL-3實驗室,如參比實驗室和臨床診斷實驗室[2];出版物未收錄在PubMed Central (無論其研究是否發表)的BSL-3實驗室;出版物收錄在PubMed Central,但并非用英語撰寫文章的實驗室;未在出版物方法論部分使用BSL-3生物防護方法(biocontainment methods)進行自我報告的實驗室。
二、全球BSL-3實驗室分布
本研究首先對各國擁有BSL-3實驗室的機構現狀進行了統計分析。如圖2所示,美國和中國擁有BSL-3實驗室的機構數量分列世界第一(148所)和第二位(69所)。與美中兩國相比,其他國家擁有BSL-3實驗室的機構數量明顯減少,印度、德國、西班牙、法國、日本、韓國、意大利和荷蘭有18所到8所不等的機構擁有BSL-3實驗室。
研究指出,美國擁有BSL-3實驗室的機構類型具有更廣泛的代表性,反映出美國研發體系的分散性質,其148所擁有BSL-3實驗室的機構分布在美國各地的聯邦研究中心、高校和企業中。中國對生物技術研發的重視可能是其擁有數量眾多BSL-3實驗室的原因,與美國相比,中國擁有BSL-3實驗室的機構主要集中在國家重點實驗室、部隊醫院以及與中央政府關系密切的“雙一流”研究型高校中,這反映出中國研發體系具有集中性的特點。俄羅斯只有4家擁有BSL-3實驗室機構用英語發表了文章,這些機構都是聯邦研究中心,這可能反映出俄羅斯科學家傾向于用俄語發表論文,或者相關研究涉及機密或軍事目的,也可能反映出俄羅斯由于科研機構重組和科學家數量減少等原因導致擁有BSL-3實驗室的機構減少。
PubMed Central (PMC)是美國國立衛生研究院提供的一項服務,用于存檔生物醫學和生命科學領域的科研文獻。
[2]許多BSL-3機構是通過國內外合作建立的國家參比實驗室和臨床診斷設施,它們通常在學術環境之外發揮作用,以為疾病提供診斷和參考信息。例如,美國國際開發署支持吉爾吉斯斯坦、贊比亞等多國設立BSL-3參比實驗室,其目的并非研究,而是診斷和監測地方性結核病,并為實驗室人員提供培訓和資源。
圖2各國擁有BSL-3實驗室的機構數量


按照大洲來看,雖然北美洲只有4個國家擁有BSL-3實驗室,但其總量比其他大洲都多。在北美洲擁有BSL-3實驗室的157所機構中,有148所位于美國,其余位于加拿大、墨西哥和海地。亞洲有18個國家的機構擁有BSL-3實驗室,共140所,其中中國占近一半。單個歐洲國家擁有BSL-3實驗室的機構數量較少,但它們加起來約占全球總量的1/4。其中,德國、西班牙、法國、意大利和荷蘭分別有超過8所擁有BSL-3實驗室的機構。非洲有11個國家的機構擁有BSL-3實驗室,其中南非最多,7所機構擁有BSL-3實驗室。南美洲有5個國家的機構擁有BSL-3實驗室,其中巴西最多,5所機構擁有BSL-3實驗室。大洋洲只有澳大利亞的3所機構擁有BSL-3實驗室。
研究發現,在北美洲和亞洲,美國和中國分別“獨占鰲頭”,擁有各自區域內絕大多數的BSL-3實驗室。在歐洲和非洲,一些大型機構的BSL-3實驗室往往作為幾個周邊國家的區域性公共研究空間,因此歐洲和非洲地區的科研人員很難擁有獨立的BSL-3實驗室,大多依賴大型機構的基礎設施開展研究,如荷蘭伊拉斯謨醫學中心以及世衛組織在烏干達的結核病參比實驗室。另外,美國也有類似的“區域性生物安全中心”,供科研人員在高度隔離的安全環境中進行生物安全三級研究。
圖3各大洲擁有BSL-3實驗室的機構數量

三、結論
通過分析,CSET得出了擁有BSL-3實驗室的機構在全球的分布情況,這有助于加深對世界各地病原體研究和研究基礎設施建設現狀的了解。同時,CSET也得出以下主要結論:美國的BSL-3實驗室主要分布在聯邦研究中心、高校和企業中,而中國的BSL-3實驗室主要由國家級機構管理并運營,包括國家重點實驗室、部隊醫院和高校等,中美兩國BSL-3實驗室所屬機構類型的差異可能反映了兩國在科研組織方式上的不同;其他國家和地區的BSL-3實驗室數量較少,但不同地區的機構之間存在密切的合作關系;在許多BSL-3疾病肆虐的地方,如非洲和中亞地區,并沒有很多機構擁有BSL-3實驗室,大多數BSL-3資源被轉移到參比實驗室和臨床診斷中心。
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