陳 科 王義輝 鄭 江 衛(wèi) 國 唐 偉

臨床基因診斷實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)化設(shè)計(jì)

陳 科① 王義輝① 鄭 江① 衛(wèi) 國① 唐 偉①

目的：對(duì)臨床基因診斷實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保障基因擴(kuò)增檢驗(yàn)質(zhì)量和生物安全，為今后相關(guān)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)改造積累方法和經(jīng)驗(yàn)。方法：合理改造臨床基因診斷實(shí)驗(yàn)室的結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計(jì)各實(shí)驗(yàn)操作區(qū)抽風(fēng)系統(tǒng)，設(shè)置固定各室人員及室間的傳遞窗。結(jié)果：臨床基因診斷實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了各實(shí)驗(yàn)步驟中樣品、模板及試劑等檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，減少了待檢標(biāo)本中傳染性病原微生物可能對(duì)人員健康和環(huán)境產(chǎn)生的危害和污染，保障人員、環(huán)境的生物安全。結(jié)論：實(shí)驗(yàn)室布局合理、使用方便及系統(tǒng)配置完善，可保證基因診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性和安全性。

臨床基因診斷；準(zhǔn)確性；優(yōu)化設(shè)計(jì)；緩沖區(qū)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

[First-author’s address]The Equipment Division of Southwest Hospital, Third Military Medical University, Chongqing, 400038,China.

聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain reaction，PCR)是20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來的體外核酸擴(kuò)增技術(shù)，該技術(shù)能夠在短時(shí)間內(nèi)將目的基因或基因片段擴(kuò)增數(shù)十萬至數(shù)百萬倍。1996年由美國Applied Biosystems公司推出熒光定量PCR(FQ-PCR)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了從定性到定量的飛躍，且具有靈敏度和特異性高，能實(shí)現(xiàn)多重反應(yīng)，自動(dòng)化程度高，實(shí)時(shí)和準(zhǔn)確等特點(diǎn)，該技術(shù)在醫(yī)學(xué)臨床檢驗(yàn)及臨床醫(yī)學(xué)研究方面有著重要的意義[1-3]。但在各實(shí)驗(yàn)步驟中其樣品、模板及試劑等易受氣溶膠污染而影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，待檢標(biāo)本中的傳染性病原微生物可能對(duì)人員健康和環(huán)境產(chǎn)生危害和污染，因此必須建設(shè)實(shí)用、規(guī)范的臨床基因診斷實(shí)驗(yàn)室以保障檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性及人員、環(huán)境的生物安全[4]。本研究從實(shí)驗(yàn)室的平面布局、通風(fēng)氣流控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、污染預(yù)防及生物安全保障等方面的特點(diǎn)進(jìn)行探討和優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 臨床基因診斷實(shí)驗(yàn)室的布局

臨床基因診斷實(shí)驗(yàn)室必須保證基因擴(kuò)增檢驗(yàn)質(zhì)量和保障生物安全，在布局、設(shè)置、使用及管理等方面均需符合國家關(guān)于“臨床基因診斷實(shí)驗(yàn)室管理暫行辦法”、“臨床基因診斷實(shí)驗(yàn)室工作規(guī)范”、“臨床基因診斷實(shí)驗(yàn)室基本設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)”及“微生物和生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室生物安全通用準(zhǔn)則”等臨床基因診斷實(shí)驗(yàn)室的設(shè)置要求[5]。該實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的核心是避免污染，應(yīng)具備簡潔的外觀、合理的結(jié)構(gòu)布局、標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)向設(shè)置以及嚴(yán)密的防護(hù)措施等。設(shè)計(jì)包括試劑準(zhǔn)備區(qū)、標(biāo)本制備區(qū)和PCR擴(kuò)增區(qū)3個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)區(qū)，其各自均設(shè)置緩沖區(qū)和3個(gè)系統(tǒng)(單向氣流系統(tǒng)、單向物品傳送系統(tǒng)和生物安全控制系統(tǒng))。

1.1 結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)

主體結(jié)構(gòu)采用輕質(zhì)砌磚墻(?；u貼面)和鋼化玻璃等材料為分隔，頂面采用輕質(zhì)材料修建而成，設(shè)有總緩沖走廊及試劑配制區(qū)、標(biāo)本處理區(qū)、PCR擴(kuò)增分析區(qū)3個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)區(qū)。各實(shí)驗(yàn)區(qū)均設(shè)置緩沖區(qū)，配有更衣柜和洗手池，易于清潔消毒。

(1)試劑配制區(qū)。該區(qū)域?yàn)榕渲茖?shí)驗(yàn)試劑的場所。

(2)標(biāo)本處理區(qū)。在實(shí)驗(yàn)中標(biāo)本接收和處理的場所，該區(qū)域主要進(jìn)行的操作為臨床標(biāo)本的保存、核酸(RNA、DNA)提取、貯存及RNA的逆轉(zhuǎn)錄操作。

(3)PCR擴(kuò)增區(qū)。為擴(kuò)增及分析結(jié)果的場所，該區(qū)域合并有報(bào)告發(fā)放區(qū)。

人員、物品進(jìn)出各個(gè)實(shí)驗(yàn)操作區(qū)均有各自獨(dú)立通道，實(shí)驗(yàn)操作區(qū)之間的試劑及模板傳遞通過具紫外線消毒功能的傳遞窗進(jìn)行單向傳遞[6]。通過合理的結(jié)構(gòu)改造及布置，實(shí)現(xiàn)了臨床基因診斷實(shí)驗(yàn)室的分區(qū)要求。各實(shí)驗(yàn)操作區(qū)吊頂內(nèi)的集中抽風(fēng)系統(tǒng)，使各操作區(qū)相對(duì)緩沖區(qū)形成相對(duì)負(fù)壓，各室氣流單向流動(dòng)，經(jīng)由集中式排風(fēng)管道外排；設(shè)置室間傳遞窗，可使樣品模板及試劑單向流動(dòng)。其平面結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 臨床基因診斷實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)圖

1.2 實(shí)驗(yàn)室氣流控制

目前，國家對(duì)臨床基因診斷實(shí)驗(yàn)室尚無嚴(yán)格的氣流凈化要求，但為避免各個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)域間交叉污染的可能，氣流宜采用全送或全排的形式，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制送、排風(fēng)的比例以保證各實(shí)驗(yàn)區(qū)的壓力要求。本實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)基于控制標(biāo)本污染和生物安全防護(hù)的需要，在各實(shí)驗(yàn)操作區(qū)中安置有全排式單向氣流控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由吸頂排風(fēng)扇、專用排風(fēng)管道及樓頂風(fēng)機(jī)組成，根據(jù)各操作區(qū)域面積大小，設(shè)置不同數(shù)量的排風(fēng)扇，力求各區(qū)氣壓平衡[7]。所形成的氣流方向?yàn)榭偩彌_走廊空氣流向各緩沖區(qū)域，各緩沖區(qū)空氣流向各實(shí)驗(yàn)操作區(qū)。排風(fēng)系統(tǒng)工作時(shí)各實(shí)驗(yàn)操作區(qū)氣體通過排風(fēng)扇、風(fēng)管外排，相對(duì)各緩沖區(qū)和總緩沖區(qū)為負(fù)壓狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)各區(qū)氣流的單向流動(dòng)。

1.3 區(qū)間物品單向傳送

在試劑準(zhǔn)備區(qū)與PCR擴(kuò)增區(qū)、標(biāo)本制備區(qū)與PCR擴(kuò)增區(qū)之間安置有帶紫外燈的機(jī)械連鎖不銹鋼傳遞窗，分別用于試劑、標(biāo)本模板等的單向傳送。試劑配制區(qū)所配制的試劑通過傳遞窗單向傳遞到PCR擴(kuò)增區(qū)；處理過的標(biāo)本模板通過傳遞窗由標(biāo)本制備區(qū)單向傳遞到PCR擴(kuò)增區(qū)，并在超凈工作臺(tái)內(nèi)進(jìn)行加樣后上機(jī)擴(kuò)增、分析，檢驗(yàn)報(bào)告通過報(bào)告發(fā)放窗口發(fā)放，PCR擴(kuò)增區(qū)的任何物品均不進(jìn)入其他各區(qū)。

2 臨床基因診斷實(shí)驗(yàn)室的生物安全控制

臨床基因診斷實(shí)驗(yàn)室的生物安全控制系統(tǒng)按照衛(wèi)生部“WS 233-2002微生物和生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室生物安全通用準(zhǔn)則”二級(jí)生物安全級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)配置組成[8]。

2.1 II級(jí)生物安全柜II級(jí)生物安全柜采用Thermo A2型，其內(nèi)部潔凈度可達(dá)100級(jí)，排氣量為330 CFM(流量單位，1 CFM=28.3185 L/min)，其高效過濾器對(duì)0.3 μm的顆粒過濾效率＞99.999%，可有效防止氣溶膠對(duì)標(biāo)本的污染及對(duì)人員和環(huán)境的危害[9]。

2.2 完善的消毒制度及單向氣流控制(1)3個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)和各緩沖區(qū)按照衛(wèi)生部“WS/T367醫(yī)療機(jī)構(gòu)消毒技術(shù)規(guī)范”空氣消毒的具體要求安裝紫外燈、生物安全柜、超凈臺(tái)和傳遞窗內(nèi)部紫外燈。在各實(shí)驗(yàn)操作區(qū)內(nèi)另配置移動(dòng)紫外消毒車1臺(tái)以進(jìn)行局部補(bǔ)充消毒；定期保潔紫外燈管，每半年檢測其強(qiáng)度，若不符合標(biāo)準(zhǔn)立即更換[10]。

(2)實(shí)現(xiàn)各實(shí)驗(yàn)操作區(qū)相對(duì)負(fù)壓狀態(tài)和氣流單向流動(dòng)，保證各實(shí)驗(yàn)操作區(qū)空氣無相互流通。

2.3 區(qū)間物品單向傳送及廢棄物品

(1)試劑和標(biāo)本通過各自專用傳遞窗單向傳遞到擴(kuò)增區(qū)。各實(shí)驗(yàn)操作區(qū)人員固定，操作服、鞋帽、儀器設(shè)備及實(shí)驗(yàn)器具均單獨(dú)配置，杜絕跨區(qū)使用。

(2)各實(shí)驗(yàn)操作區(qū)所有廢棄物品包括剩余標(biāo)本、廢液、廢棄耗材及反應(yīng)產(chǎn)物等均經(jīng)0.5%過氧乙酸溶液浸泡消毒后再經(jīng)各自路徑送出，經(jīng)高壓蒸汽滅菌處理后由醫(yī)院按相關(guān)規(guī)定統(tǒng)一收集處理，以保障環(huán)境安全。

3 結(jié)論

實(shí)用、規(guī)范的臨床基因診斷實(shí)驗(yàn)室可保證相關(guān)病原體的準(zhǔn)確檢測，是保障生物安全的需要。結(jié)合對(duì)原有臨床基因診斷實(shí)驗(yàn)室使用中的經(jīng)驗(yàn)，在布局設(shè)計(jì)中更改了試劑配制區(qū)、標(biāo)本處理區(qū)和PCR擴(kuò)增區(qū)在走廊內(nèi)一字排列的方案，避免了試劑配制區(qū)所配好的試劑進(jìn)入擴(kuò)增區(qū)不便的缺陷，而采用將PCR擴(kuò)增區(qū)安置于區(qū)域中部，試劑配制區(qū)及標(biāo)本處理區(qū)通過各自的機(jī)械連鎖不銹鋼傳遞窗與PCR擴(kuò)增區(qū)進(jìn)行試劑和模板的單向傳遞，進(jìn)行加樣、擴(kuò)增、分析后將檢測報(bào)告單通過報(bào)告發(fā)放區(qū)發(fā)放，從而完成檢測過程[11-12]。標(biāo)本處理區(qū)與大廳相通，方便標(biāo)本接收。

新設(shè)計(jì)改建的臨床基因診斷實(shí)驗(yàn)室安全運(yùn)行近2年，通過對(duì)近4萬余份各類臨床標(biāo)本和對(duì)照品檢測，證實(shí)其結(jié)果準(zhǔn)確、質(zhì)量控制符合要求，順利通過了2009年、2010年國家衛(wèi)生部組織的實(shí)驗(yàn)室室間質(zhì)量考評(píng)，無擴(kuò)增產(chǎn)物污染發(fā)生，保證了基因診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性和生物安全性，為今后相關(guān)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)改造積累一定的經(jīng)驗(yàn)。

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Optimal design of clinical gene diagnosis laboratory/

CHEN Ke, WANG Yi-hui, ZHENG Jiang, et al// China Medical Equipment,2014,11(1):48-50.

Objective:Optimal design of clinical gene diagnosis laboratory, ensure the gene amplification testing quality and protect biological safety, and accumulated a lot of experience and method for the design and improvement of future related laboratory.Methods:By reasonable structural transformation and arrangement to achieve clinical genetic diagnostic laboratories zoning requirements. Relying on the ventilation system of each experiment operating area, each operation achieved a relative buffer zone to form a relatively negative pressure to each chamber airflow unidirectional flow. It achieved a one-way flow of sample templates and reagents through fixed each room staff and setting up room transfer window.Results:Optimal design of clinical genetic diagnostic laboratories improves the accuracy of the test results in the experimental steps about samples, templates, reagents, etc. which easy to be affected by aerosol pollution. It reduces infectious pathogens may cause harm to health of staff and pollution of environment in samples to be tested, and therefore to ensure the accuracy of test results and biological safety of personnel and environmental.Conclusion:By design allows laboratories to achieve a reasonable layout, easy to use, system-equipped to ensure the accuracy of the results of genetic diagnosis and bio-security.

Clinical gene diagnosis; Accuracy; Optimal design; Buffer; Structure design

1672-8270(2014)01-0048-03

R197.324

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2014.01.017

2013-08-21

①第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院設(shè)備科 重慶 400038

陳科,男,(1981- ),本科學(xué)歷，工程師。第三軍醫(yī)大學(xué)西南醫(yī)院設(shè)備科，從事醫(yī)療設(shè)備和計(jì)算機(jī)信息方面的研究工作。