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生物安全实验室的发展源于对病原微生物的研究和传染病防控的需要。历史上，生物武器的研发促进了高等级生物安全实验室的发展。1944年，世界上第一台Ⅲ级生物安全柜（biosafety cabinests，BSC）被用于美国马里兰州德特里克堡美国陆军生物武器实验室，这是全球第一个高等级生物安全实验室。近些年，随着严重急性呼吸综合征（severe acute respiratory syndrome，SARS）、禽流感、埃博拉病毒病等新发、突发传染病不断出现，以及2001年美国“炭疽邮件”事件后各国对生物恐怖的担心，高等级生物安全实验室数量快速增长。这些高等级生物安全实验室对提高其所在国家生物威胁应对能力发挥着重要作用。
生物安全实验室根据防护水平分为四个等级，其中生物安全四级实验室是防护等级最高的实验室。近些年，全球生物安全三级和生物安全四级实验室快速增长。以美国为例，其运行和建设中的生物安全四级实验室有十余个，生物安全三级实验室有上千个。一些报告中报道了全球生物安全四级实验室数量、分布情况，由于全球尚无生物安全四级实验室的正式认定机构，加之生物安全四级实验室包括运行中、建设中、计划建设中等不同建设状态，且部分实验室出于保密原因，不对外公开信息，导致一些数据存在差异。表1-1列出的是被广泛认可，正在运行中的全球生物安全四级实验室情况。表中数据主要是根据《禁止生物武器公约》各国提交的建立信任措施（confidence building measures，CBM）信息，以及世界卫生组织（World Health Organization，WHO）截至2017年12月的统计数据。
表1-1 全球生物安全四级实验室情况
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美国陆军传染病医学研究所（United States Army Medical Research Institute of Infectious Diseases，USAMRIID）成立于1969年，隶属于美国陆军医学部的陆军医学研究和装备司令部，是美国重要生防机构。该研究所位于马里兰州德特里克堡。德特里克堡在1941年美国珍珠港遭受袭击后到1969年美国尼克松总统宣布停止生物武器计划期间是美国生物武器研发中心。
根据美国2020年提交《禁止生物武器公约》的建立信任措施宣布（CBM）信息，美国陆军传染病医学研究所总实验室面积为30 351m 2 ，其中生物安全二级实验室面积为26 026m 2 ，生物安全三级实验室面积为3 139m 2 ，生物安全四级实验室面积为1 186m 2 ；总工作人员为746人，其中军人182人，地方人员564人。
美国国土安全部成立后建立了国家生物防御分析和应对中心（National Biodefense Analysis and Countermeasures Center，NBACC），主要职责是分析当前和未来的生物威胁，评估弱点，进行微生物法医学分析等。NBACC人员大约150人，地点位于美国马里兰州德特里克堡的国家综合生物防御园区内。NBACC的生物安全三级和生物安全四级实验室在2011年11月开始运行。根据2020年CBM信息，NBACC总实验室面积为4 851m 2 ，其中生物安全二级实验室面积为1 307m 2 ，生物安全三级实验室面积为2 564m 2 ，生物安全四级实验室面积为980m 2 ，总人数为193人。
NBACC包括三个主要组成部分：国家微生物法医学分析中心（National Bioforensic Analysis Center，NBFAC）和国家生物威胁鉴别中心（National Biological Threat Characterization Center，NBTCC）位于美国马里兰州德特里克堡，生物防御信息中心（The Biodefense Knowledge Center，BKC）依托加利福尼亚州的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室。国家微生物法医学分析中心对于生物犯罪和恐怖袭击进行微生物法医学分析，通过生物指纹（biological fingerprint）等技术帮助确定犯罪分子或袭击人员，判断袭击的来源和方式。国家生物威胁鉴别中心进行实验室研究以更好地了解当前和未来的生物威胁，评估薄弱环节，进行危险评估，判断潜在影响，发展应对措施，如监测、药物、疫苗和洗消技术等。生物防御信息中心于2004年建立，其职能为评估一些新技术被恶意利用以及生物剂的获得、大规模培养和播散的可能性等。
美国疾病预防控制中心（Centers for Disease Control and Prevention，CDC）于1946年7月1日在美国亚特兰大成立，成立之初的名称为感染性疾病中心。当前，CDC为美国卫生与公众服务部的13个主要机构之一，有超过1.5万名工作人员分布在美国和全球各地。根据CBM信息，美国疾病预防控制中心位于亚特兰大的感染性疾病防控相关实验室总面积为2 176m 2 ，其中生物安全二级实验室面积为423m 2 ，生物安全三级实验室面积为1 220m 2 ，生物安全四级实验室面积为533m 2 ，人员共计222人，其中军人6人，地方人员216人。
美国过敏与感染性疾病研究所（National Institute of Allergy and Infectious Diseases，NIAID）隶属于美国卫生与公众服务部（Department of Health and Human Services，HHS）的国立卫生研究院（National Institutes of Health，NIH）。
NIAID的历史可以追溯到1887年在纽约海军医院建立的一个小实验室。1948年，国立卫生研究院组建了国立微生物研究所（National Microbiological Institute），1955年，国立微生物研究所改名为过敏与感染性疾病研究所。NIAID的研究目标包括支持基础和应用研究，以更好地了解、应对和预防感染性及过敏性疾病，其强调基础研究的重要性，同时也注重将基础研究的成果进行应用研究，如诊断、治疗及疫苗研究等。
NIAID在马里兰州德特里克堡的综合研究设施（Integrated Research Facility at Fort Detrick，IRF）于2009年完工，由巴特尔研究所（Battelle Memorial Institute）负责运行。根据2020年CBM信息，其实验室总面积为2 183m 2 ，其中生物安全二级实验室面积为878m 2 ，生物安全四级实验室面积为1 305m 2 ，总人数为91人。
NIAID落基山实验室（Integrated Research Facility at Rocky Mountain Laboratories）位于蒙大拿州汉密尔顿，主要研究媒介昆虫疾病，包括落基山斑点热、Q热和莱姆病等。实验室总面积为2 913m 2 ，其中生物安全二级实验室面积为1 361m 2 ，生物安全三级实验室面积为407m 2 ，生物安全四级实验室面积为1 145m 2 ，总人数有120人。
美国得克萨斯州加尔维斯顿的得克萨斯大学医学部（University of Texas Medical Branch at Galveston，UTMB）设有生物安全四级实验室。2003年，得克萨斯大学医学部投入1.5亿美元建设高等级生物安全四级实验室，用于进行高危险等级病原体研究，生物安全四级实验室面积为1 022m 2 。
得克萨斯生物医学研究所（Texas Biomedical Research Institute）位于得克萨斯州圣安东尼奥，成立于1941年，研究内容包括心血管疾病、糖尿病、肥胖、精神疾病以及艾滋病、肝炎、疟疾、寄生虫病等感染性疾病，生物安全四级实验室面积为114m 2 。
佐治亚州立大学病毒免疫中心国家B病毒实验室位于亚特兰大。B病毒又叫猴疱疹病毒（Herpesvirus simiae）。B病毒同人的单纯性疱疹病毒相近，它可引起恒河猴疱疹样口炎，可使人类产生致死性的脑炎或上行性脑脊髓炎。乔治亚州立大学病毒免疫中心的生物安全四级实验室面积为60m 2 。
加拿大人类和动物健康科学中心（Canadian Science Centre for Human and Animal Health）位于马尼托巴省的温尼伯。其生物安全四级实验室1992年开始建设，1998年建成使用，整个建设工期为6年，建筑面积约30 000m 2 ，总投资3亿加元，约合20亿人民币。第一层为废弃物处理层，主要有液体废物收集管道、液体废弃物处理设备和固体废弃物处理设备。第二层为实验室的核心，即含有生物安全三级、生物安全四级实验室和动物生物安全三级、动物生物安全四级实验室的工作层。第三层为空气处理层，主要设备有给排气的高效滤器单元、风机、空调机组、化学淋浴设备等。根据2020年CBM信息，生物安全四级实验室面积为185m 2 。
英国国防科学和技术实验室（Defence Science and Technology Laboratory，DSTL）是英国参与生物防御的主要机构，位于威尔特郡的波顿当。DSTL包括以下几个部门：①环境科学部。负责提供国防部生物、化学和放射性危险物质的评估、管理、监控，包括其运输和储存安全。②监测部。负责研究和发展传感器等装置来探测化学和生物剂，进行危险评估和事件处置，以及进行化学和生物袭击的确认。③生物医学科学部。负责提供针对化学和生物剂有效的医学应对措施，进行重要病原体的基因组学以及疫苗和抗生素的研究。根据2020年CBM信息报道，生物安全二级实验室面积为1 600m 2 ，生物安全三级实验室面积为1 050m 2 ，生物安全四级实验室面积为335m 2 ，总人数为557人。
施皮茨实验室（Spiez Laboratory）所在的施皮茨镇位于伯尔尼东南30多千米处，图恩湖南岸一水湾边上，海拔628米。瑞士施皮茨实验室进行核生化应对相关研究，建有生物安全四级实验室。其中，生物安全二级实验室面积为483m 2 ，生物安全三级实验室面积为126m 2 ，生物安全四级实验室面积为118m 2 。
法国里昂让·梅里厄国家卫生及医学研究院生物安全四级实验室于1999年3月在里昂正式运行，为当年所成立的欧洲传染病病毒学免疫学研究中心的一部分。自2004年起，让·梅里厄生物安全四级实验室成为国家级实验室，由国家卫生及医学研究院（French National Institute of Health and Medical Research，INSERM）进行监督并负责行政管理工作。让·梅里厄生物安全四级实验室面积为600m 2 ，全部用玻璃和钢板建成，其主楼分为三层：上层是空气处理区，保证实验室人员和动物的呼吸用气及实验室空气的消毒；下层是废物处理区，对实验室器材和实验垃圾进行消毒；中层为生物安全四级防护区，由两个面积为60～70m 2 相互独立的实验室和一个动物实验室组成。
俄罗斯病毒学和生物技术国家研究中心（State Research Center of Virology and Biotechnology，VECTOR）1974年建于新西伯利亚地区的科利佐沃（Koltsovo），世界卫生组织正痘病毒属诊断和天花病毒株与DNA储存合作中心于1997年在该中心设立，位于1986年建造的一个专门的实验楼内。实验楼是一个占地面积为6 330m 2 的四层独立建筑，该实验楼一层和四层为工程支持层，一层设有人员更衣室和收集消毒溶液准备区，二层和三层是工作区，每层面积为1 580m 2 ，由生物安全三级防护区（具有生物安全四级要素）组成。
澳大利亚动物健康实验室（Australian Animal Health Laboratory，AAHL）位于维多利亚州吉朗市，建有生物安全四级实验室。该设施含生物安全三级、动物生物安全三级、生物安全四级和动物生物安全四级实验室，于1978年开始建设，1985年竣工投入使用，整个建设工期为7年，建筑面积约64 000m 2 ，占地面积为140 000m 2 ，总投资6亿澳元，约合36亿人民币。实验室主体结构为五层建筑，建筑面积约50 000m 2 ，其中第三层为生物安全三级和生物安全四级实验室的工作层，建筑面积约10 000m 2 。实验室采用了五层结构方式，第一层为废弃物处理层，主要有高压灭菌罐、流动式加热灭菌设施和焚烧炉，第二层为液体废弃物收集层，主要为液体废弃物收集管道，第三层为工作层，第四层为空气处理层，主要设备有给排气的高效滤器单元和化学淋浴设备，第五层为设备层，主要有给排气机、冷热交换器和初、中效过滤器等设备。
日本国立传染病研究所（National Institute for Infectious Diseases）位于日本东京，建有生物安全四级实验室（Ⅲ级生物安全柜型）。1976年，厚生劳动省提出了“特殊病原体计划”。该计划的目的是为日本感染了高度危险性病原体的患者建立应对条件。1981年，在日本国立卫生研究所（现在的日本国立传染病研究所）的武藏村山市分所建立了一个名为最高级安全实验室的生物安全四级实验室，距首都东京约40km，这是当时世界上第五个生物安全四级实验室。
为了加强实验室生物安全管理，WHO等国际组织及美国等国家发布了一些实验室生物安全相关指南，为保证实验室生物安全发挥了重要作用。
为了指导实验室生物安全工作，减少实验室事故的发生，1983年WHO出版了《实验室生物安全手册》（ laboratory biosafety manual ，第1版），实验室生物安全在世界范围内有了一个统一的标准和基本原则。此后，许多国家基于该手册制定了本国的生物安全操作规程。WHO分别在1993年、2004年和2020年发布了《实验室生物安全手册》第2版、第3版和第4版。《实验室生物安全手册》第3版对病原微生物、微生物实验室生物安全的分级标准、实验室操作规程、安全防护设备和实验室建筑设计要求，对意外事故的预防等给出全面阐述和要求。手册还介绍了生物安保和风险评估的概念。第4版在第3版的基础上，对风险进行彻底的评估，这将使各国能够实施可行和可持续的实验室生物安全和生物安保政策、做法。
2006年，WHO针对实验室面临的以生物恐怖袭击为代表的威胁，发布了《生物风险管理：实验室生物安保指南》（ biorisk management ： laboratory biosecurity guidance ）。该指南主要包括生物风险管理办法、生物风险管理、应对生物风险、实验室生物安保计划、实验室生物安保培训等内容。该指南提出，作为加强实验室生物安全的重要内容，应严格管理实验室内的敏感生物材料以防范其潜在危险。该指南提出生物安全实验室应通过针对性的计划和管理程序及人员培训，保证敏感生物材料的保存、使用、转移和清除等处于安全状态，并制定紧急情况下的应急处理预案，以改进实验室的生物安全管理。
美国《微生物和生物医学实验室生物安全》（ biosafety in microbiological and biomedical laboratories ）是国际公认的比较详细的实验室生物安全操作指南，由美国疾病预防控制中心和国立卫生研究院联合发布。第1版于1983年最早提出了根据病原微生物的危险度将病原微生物及其实验室活动分为四个安全等级，目前使用的最新版为2020年出版的第6版。第6版更新了相关防护设备及标准；对风险评估部分进行了修订，打破了原来的架构，从风险管理、风险沟通、通过风险评估促进机构生物安全文化建设等三个方面对风险评估部分进行全面阐述，特别强调建立积极主动的生物安全文化的重要性，并且第一次明确提出了管理层和领导层的责任。
1976年，NIH出版了《NIH重组DNA分子相关研究指南》（ NIH guidelines for research involving recombinant DNA molecules ）。随着合成生物学技术的发展，2013年该指南名称更新为《重组或合成核酸分子有关研究的NIH操作指南》（ NIH guidelines for research involving recombinant or synthetic nucleic acid molecules ）。该指南提供了关于开展重组或合成核酸研究风险评估、加强防护的指导方针。
《生物安全三级实验室认证要求》（ national institutes of health biosafety level 3 - laboratory certification requirements ）由美国NIH组织编写，于2006年发布。实验室认证旨在系统评估与实验室有关的所有安全措施和程序。制定生物安全三级实验室的初始认证和年度认证程序，有助于实验室的定期维护，有助于用于保护设施内的人员和动物、环境和实验活动的标准操作程序的制定。