Das Wuhan Institute of Virology betreibt das erste P4-Labor auf dem chinesischen Festland. Hochrangige „P4-Biosicherheitslabore“ existieren in den meisten Ländern nur im einstelligen Bereich und gelten oft als die „Flugzeugträger“ der virologischen Forschung. Diese hochgesicherten Einrichtungen konzentrieren sich auf die Erforschung tödlicher Viren, für die es keine präventiven Impfstoffe oder Heilbehandlungen gibt, weshalb sie den Spitznamen „Teufelslabor“ tragen. Die in Hollywood-Blockbustern dargestellten globalen biochemischen Krisen gehen typischerweise auf diese spezialisierten Eindämmungseinrichtungen zurück.

Tatsächlich ist „P4-Labor“ kein Name einer Einrichtung, sondern die Klassifizierung der höchsten Biosicherheitsstufe. Ein P4-Labor repräsentiert die Biosicherheitsstufe 4 (BSL-4), das maximale Niveau der biologischen Sicherheits- und Eindämmungstechnik. Derzeit bieten P4-Biosicherheitslabore das höchste Niveau an biologischer Eindämmung für die Erforschung hochleethaler Infektionskrankheiten, einschließlich des Ebola-Virus, der Pocken und von Coronavirus-Ausbrüchen. Um absolute Sicherheit zu gewährleisten, wurde die fortschrittliche Infrastruktur eines P4-Labors aus antibakteriellen Reinraumelementen konstruiert. antibakteriellen Reinraumelementen.

Ein P4-Labor bietet höchste Standards beim Biosicherheitsschutz, jedoch schränken erhebliche Investitions- und Betriebskosten den Bau solcher Einrichtungen in vielen Ländern ein. Bei Cnsterilezoom, wurde das Konzept eines modularen Reinraumsystems eingeführt, um zuverlässige Leistung zu garantieren, die Recyclingfähigkeit von Reinraummaterialien, -ausrüstung und -komponenten zu verbessern, den Energieverbrauch bei Produktion und Betrieb effektiv zu senken und Investitionsrisiken zu minimieren. Nach verfügbaren Statistiken gibt es derzeit weltweit mehr als 50 P4-Sicherheitslabore weltweit; neben China gibt es sie in Frankreich, Kanada, Japan, Deutschland, Australien, den Vereinigten Staaten, dem Vereinigten Königreich, Gabun (Pasteur-Institut), Schweden, Südafrika sowie in anderen Ländern und Regionen.

Das Nationale Biosicherheitslabor Wuhan, das unter der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und dem Institut für Virologie Wuhan betrieben wird, dient als Chinas erste betriebsbereite P4-Einrichtung, die allgemein als „P4-Labor in Wuhan“ bekannt ist.

Was genau ist ein P4-Sicherheitslabor und warum trägt es die Nummer 4?

Sicherheitslabore werden basierend auf dem Gefährdungsgrad der gehandhabten Pathogene in vier Sicherheitsstufen eingeteilt: BSL-1, BSL-2, BSL-3, und BSL-4. Hierbei steht BSL für Biosafety Level (Sicherheitsstufe); höhere Stufen bieten einen größeren Biokäfigschutz, der es Wissenschaftlern ermöglicht, gefährlichere und infektiösere Erreger sicher zu erforschen. Verschiedene Reinraumstufen von Biokäfiglaboren erfordern spezielle technische und sicherheitstechnische Protokolle. Die Einrichtungen werden auf Basis der Eindämmungsausrüstung im Labor und der persönlichen Schutzmaßnahmen als P1, P2, P3 und P4 bezeichnet (wobei „P“ für Schutz steht).

Ein 1 -Sicherheitslabor (P1-Labor) ist für gut charakterisierte Mikroorganismen ausgelegt, die kein bekanntes pathogenes Risiko für gesunde erwachsene Menschen darstellen. Die Arbeit mit diesen risikoarmen Erregern birgt eine minimale Gefahr für das Laborpersonal und die Umwelt. Folglich erfordern einfache P1-Labore keine speziellen Bioreaktions- oder Sicherheitsbarrieren, sodass die Forschung sicher nach mikrobiologischen Standard-Laborpraktiken durchgeführt werden kann.

Ein 2 -Sicherheitslabor (P2-Labor) ist für Mikroorganismen mit mittlerem Risiko ausgelegt, die potenzielle Gefahren für Personal und Umwelt darstellen. Laboranten, die in P2-Reinräumen arbeiten, müssen eine spezielle Schulung im Umgang mit Erregern absolvieren und Verfahren unter der Aufsicht von qualifiziertem wissenschaftlichem Personal durchführen.

Eine Sicherheitsstufe 3 -Einrichtung (P3-Labor) ist für den Umgang mit pathogenen Mikroorganismen und Toxinen ausgelegt, die schwere oder tödliche menschliche Krankheiten verursachen können und hauptsächlich über den Atemweg übertragen werden. Eine Exposition durch Inhalation stellt ein schweres und potenziell tödliches Risiko dar; für die auf dieser Sicherheitsstufe gehandhabten Erreger stehen jedoch wirksame medizinische Behandlungen und Impfstoffe zur Verfügung.

Die Sicherheitsstufe 4 -Einrichtung, weithin als „P4-Labor“ bekannt, ist für die Forschung an hochgefährlichen pathogenen Mikroorganismen und deren Toxinen bestimmt. Diese tödlichen Erreger verbreiten sich über Aerosole oder unbekannte Übertragungswege und verfügen derzeit über keine bewährten Impfstoffe oder wirksamen therapeutischen Behandlungen.

Das „P4-Labor“ stellt die höchste Stufe der biologischen Sicherheitsstufe dar und dient als fortgeschrittener Forschungskomplex, der sich der Erforschung schwerer Infektionskrankheiten wie dem Ebola-Virus, den Pocken und neuartigen Coronaviren widmet. Darüber hinaus müssen alle unbekannten biologischen Proben oder Gegenstände, die aus fremden Umgebungen mitgebracht werden, in einem P4-Labor untersucht werden.

Folglich wird das „P4-Labor“ oft als „Flugzeugträger“ der virologischen Forschung bezeichnet. Da für die gefährlichen Infektionserreger, die in einem „P4-Labor“ untersucht werden, präventive Impfstoffe und etablierte medizinische Behandlungen fehlen, wird es auch häufig als „Teufelslabor“ bezeichnet.

Ein „P4-Labor“ schreibt strengste Ingenieur- und Sicherheitsstandards vor. Bei der Arbeit in einem P4-Labor tragen Forscher Überdruckanzüge und arbeiten unter Bedingungen, die denen von Astronauten in einer Raumkapsel erstaunlich ähneln.

Der Standardgrundriss eines „P4-Labors“ umfasst einen Umkleidebereich, einen Filterbereich, eine Pufferzone, einen Desinfektionsbereich und einen zentralen Kernbereich. Darüber hinaus sind in der gesamten Sicherheitsanlage hocheffiziente Luftfilter integriert, um einen strengen Biokäfig aufrechtzuerhalten.

Es sind 10 Reinraumtüren im gesamten Labor-Kernbereich installiert. Tatsächlich schützen zehn aufeinanderfolgende Zugangssperren die Anlage. Darüber hinaus sind die inneren sieben Reinraumtüren vollständig verriegelt; ist eine Reinraumtüre nicht vollständig geschlossen, kann die entsprechende Reinraumtüre nicht geöffnet werden, wodurch unerwünschte Luftzirkulation verhindert wird.

Der Schleusenbereich ist nacheinander in einen äußeren Umkleidereinraum, einen Duschreinraum und einen inneren Umkleidereinraum unterteilt. Die Dekontaminationszone fungiert als chemischer Duschraum, in dem Personal die Außenseite seiner Überdruck-Schutzkleidung desinfizieren kann, bevor es das Hauptlabor verlässt. Alle benachbarten Zugangstüren im Kernbereich verfügen über automatische Verriegelungsvorrichtungen, die verhindern, dass beide Türen gleichzeitig geöffnet werden. Für Materialien, Gegenstände und Ausrüstungen, die nicht durch den Personalumkleideraum transportiert werden können, verfügt die Hauptlaborwand über einen Doppelwand-Autoklaven, ein Tauchdesinfektionsbecken, einen Begasungsraum oder eine mit einer Sterilisationseinrichtung ausgestattete Belüftungs-Durchreiche für den sicheren Transfer und die Desinfektion.

Der Labor-Kernbereich ist vollständig mit biologischen Sicherheitswerkbänken, Ultratiefkühlschränken, Zentrifugen, elektrotechnischen Brutschränken, Mikroskopen, Labortischen und Kleinversuchstier-Laborbereichen ausgestattet. Direkt über der biologischen Sicherheitswerkbank befindet sich ein robustes Abluftrohr mit einem Durchmesser von etwa 0.5 Metern, das unter kontinuierlichem Unterdruck zum Dach der Anlage führt. Wesentliche experimentelle Verfahren müssen direkt im Inneren der biologischen Sicherheitswerkbank durchgeführt werden.

Alle Materialien und Gegenstände, die aus dem BSL-4 Labor muss in einem Autoklaven sterilisiert, sicher in einem luftdichten, klaren Beutel versiegelt und anschließend durch eine Durchreichbox für Reinräume. Wenn Sie eine BSL-4 Anlage verlassen, muss das Personal im Kernbereich den gesamten Körper des anderen von oben bis unten gründlich desinfizieren, bevor es den Pufferraum betritt. Das Personal legt im Pufferraum die äußere Schutzkleidung, Masken und Außenhandschuhe ab und legt sie in einen Sterilisationsbehälter oder einen speziellen Sterilisationsbeutel.

Nach dem Sichern der Reinraumtür des Labors nimmt das Personal die Schutzbrille ab und legt sie zur Dekontamination in die Durchreichbox für den Reinraum. Anschließend passiert das Personal einen weiteren Pufferreinraum, bevor es in den Vorbereitungsraum zurückkehrt.

Hier legen die Arbeiter die gesamte verbleibende persönliche Schutzausrüstung ab, duschen sofort im Dekontaminationsbadezimmer und verlassen dann das Labor. Ein P4-Labor arbeitet nach strengen und ausgeklügelten Managementprotokollen. Um die absolute Sicherheit des BSL-4 Labors zu gewährleisten, ist der Zutritt strengstens auf autorisiertes Personal mit Magnet-Schlüsselkarten oder biometrischen Fingerabdruck-Zutrittskontrollsystemen beschränkt, wobei alle Ein- und Ausgänge von Computersystemen aufgezeichnet werden.

Jedes „P4-Labor“ muss sich an strenge Sicherheitsprotokolle halten, da jeder Bruch der Erregereindämmung weit verbreitete Ausbrüche von Infektionskrankheiten auslösen oder das Risiko bergen könnte, von Terroristen als biochemische Waffen missbraucht zu werden, wodurch ein reales Szenario entsteht, das einer biochemischen Krise in Hollywood ähnelt.

Aufzeichnungen zeigen, dass Japans erstes BSL-4 Labor wurde im Jahr 1981, obwohl es nach seiner Fertigstellung ausschließlich Erreger mit geringem Risiko behandelte und die Bedenken hinsichtlich der Betriebssicherheit erst bis zum Jahr 2015.

Derzeit gehören neben China zu den Ländern, die öffentlich anerkannte „P4-Labor“-Einrichtungen betreiben, Frankreich, Kanada, Japan, Deutschland, Australien, die Vereinigten Staaten, das Vereinigte Königreich, Gabun (Pasteur-Institut Frankreich), Schweden und Südafrika. Unvollständigen Statistiken zufolge sind derzeit weltweit mehr als 50 „P4-Labore“ in Betrieb.

Auf dem chinesischen Festland befinden sich zwei betriebsbereite P4-Sicherheitslabore: das Wuhan National Biosafety Laboratory der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und das Nationale Hochsicherheitslabor für Tierseuchenbekämpfung in Harbin.

Nach dem 2003 SARS-Ausbruch beschloss die Chinesische Akademie der Wissenschaften, den Bau von P4-Laboren einzuleiten. Das P4-Labor in Wuhan erhielt 2005 die offizielle Genehmigung der Nationalen Entwicklungs- und Reformkommission und gilt als wegweisendes Kooperationsprojekt zwischen China und Frankreich in den Bereichen öffentliche Gesundheit, Medizin sowie Wissenschaft und Technologie. 2005, und dient als wegweisendes Kooperationsprojekt zwischen China und Frankreich in den Bereichen öffentliche Gesundheit, Medizin sowie Wissenschaft und Technologie.

Das Labor integrierte die Technologie und Ausrüstung des P4-Labors in Lyon (Frankreich), um einen Komplex für Tests an gefährlichen Erregern zu errichten. Dieser umfasst Biosicherheitslabore auf Zellebene, Forschungsbereiche für neu auftretende Krankheiten und Erreger-Konservierungseinrichtungen (einschließlich BSL-4, BSL-3, sowie Hilfseinrichtungen wie BSL-2 -Einheiten, allgemeine Labore, Tierzuchträume und zugehörige Unterstützungsinfrastruktur).

Am November 27, 2018 (2018-11-27), wurde das P4-Laborprojekt in Wuhan offiziell abgenommen und ist damit das erste einsatzbereite biologische Sicherheitslabor der P4-Stufe im Land. Das Design des Labors orientiert sich an einem Konzept, das der Schachtel-in-Schachtel-Struktur des P4-Labors im französischen Lyon ähnelt. Technische Mitarbeiter der für den Anlagenbau zuständigen Ingenieurabteilung erklärten, dass das komplette P4-Labor über eine 4-stöckige, hängende Struktur verfügt.

Von unten nach oben befinden sich im Erdgeschoss die Abwasseraufbereitungs- und Lebenserhaltungssysteme; im zweiten Stock das Kernlabor; das Technikzwischengeschoss zwischen dem zweiten und dritten Stock nimmt die Rohrsysteme auf; der dritte Stock enthält das Luftfiltrationssystem und das oberste Stockwerk beherbergt die Klimaanlage. Die gesamte Abluft wird erst nach dem Passieren zweistufiger HEPA-Filter abgeleitet. Fester Abfall wird in Autoklaven behandelt und flüssiger Abfall in speziellen Abwasserdekontaminationsanlagen verarbeitet, um eine vollständige Eradikation der Erreger zu erreichen und sicherzustellen, dass keine Laborerreger aus der Eindämmung entweichen.

Innerhalb der „Box“ erstreckt sich das Kernlabor im zweiten Stock über mehr als 300 Quadratmeter. Der Grundriss ist unterteilt in 3 Zelllabore, 2 Tierlabore, 1 einen Tiersektionsraum und einen Desinfektionsraum. Alle experimentellen Laborgeräte arbeiten sicher und stabil und haben Wuhans extreme Hitze und Kälte überstanden. Die Heiz- und Kühlanlagen sind vollständig ausgestattet und betriebsbereit und ermöglichen eine stabile Temperaturregelung bei Bedingungen von minus 10 ℃ bis zur anhaltenden starken Hitze von 40 ℃. Der Einlass in das Labor dauert ungefähr 15 bis 20 Minuten pro Person.

Laut der offiziellen Website des Nationalen Biosicherheitslabors Wuhan gehören zu den Mitarbeitern der Einrichtung die Forscher Yuan Zhiming, Shi Zhengli und Song Donglin, die assoziierten Forscher Zheng Dasheng und Huang Yan, die leitenden Ingenieure Wu Jia und Tong Xiao sowie der leitende Experimentator Zhang Huajun.

Zudem hat das in Harbin gelegene Nationale Hochsicherheitslabor für Tierseuchenbekämpfung und -prävention eines der weltweit 4 Großtier-Biosicherheitsstufe- 4 -Einrichtungen errichtet.

Gestartet als ein 2004 -Projekt, schloss das Labor 2012 den architektonischen Entwurf und Bau ab, schloss die Abnahme im Mai und Monat 12 des Jahres 2015 ab und erhielt im Monat 7 des Jahres 2018 die Anerkennung des chinesischen Akkreditierungsrates für Konformitätsbewertung ( CNAS ). Das Labor kann alle Tierinfektionstests durchführen, einschließlich an Pferden, Rindern, Schafen, Schweinen und Geflügel sowie konventionellen Versuchshtieren wie Mäusen und Affen. 2012, schloss die Abnahme im Mai und Monat 12 von 2015, und erlangte im Monat 7 des Jahres 2018. Das Labor kann alle Tierinfektionstests durchführen, einschließlich an Pferden, Rindern, Schafen, Schweinen und Geflügel sowie an konventionellen Versuchstieren wie Mäusen und Affen.

Das Labor wird vom Harbiner Veterinärforschungsinstitut der Chinesischen Akademie der Agrarwissenschaften unterstützt. Obwohl Medienberichte es als Chinas erstes vollständig unabhängiges, selbst entworfenes, gebautes und verwaltetes Biosicherheitslabor bezeichnen, hat das Labor selbst diese Informationen weder offiziell bekannt gegeben noch bestätigt.