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치명적인 우한 코로나바이러스와 함께, P4 클린 실험실이란 무엇인가요? 

치명적인 우한 코로나바이러스와 함께, P4 클린 실험실이란 무엇인가요? 

07 Feb, 2020

우한 바이러스학 연구소는 중국 본토 최초의 P4 실험실을 운영하고 있습니다. 대부분의 국가에서 고위급 "P4 생물안전 실험실"은 한 자릿수 규모로만 존재하며, 흔히 바이러스학 연구의 "항공모함"으로 여겨집니다. 이러한 고밀폐 시설은 예방 백신이나 치료제가 없는 치명적인 바이러스를 연구하는 데 주력하며, "악마의 실험실"이라는 별명을 얻었습니다. 헐리우드 블록버스터에 묘사되는 전 세계적인 생화학적 위기는 대개 이러한 특수 밀폐 시설로 거슬러 올라갑니다.


사실 "P4 실험실"은 시설의 이름이 아니라 가장 높은 생물안전 등급 분류를 의미합니다. P4 실험실은 생물학적 밀폐 공학의 최고 수준인 생물안전 등급 4 (BSL-4),을 나타냅니다. 현재 P4 생물안전 실험실은 에볼라 바이러스, 천연두, 코로나바이러스 발병을 포함한 고치명적 감염병 연구를 위해 최고 수준의 생물학적 격리를 제공합니다. 절대적인 안전을 보장하기 위해, P4 실험실의 첨단 인프라는 항균 클린룸 패널.


항균 클린룸 패널


P4 실험실은 최고 수준의 생물안전 보호 기준을 제공하지만, 막대한 자본 투자와 운영 비용으로 인해 많은 국가에서 시설 건설이 제한됩니다. Cnsterilezoom,에서 모듈식 클린룸 시스템 개념이 도입되어 안정적인 성능을 보장하고, 클린룸 자재, 장비 및 구성품의 재활용성을 높이며, 생산 및 운영 중 에너지 소비를 효과적으로 낮추고, 투자 위험을 최소화합니다. 가용한 통계에 따르면, 현재 전 세계에는 50개 이상의 P4 생물안전 실험실이 있으며, 중국 외 지역에는 50 전 세계의 P4 생물안전 실험실; 중국 외에도 프랑스, 캐나다, 일본, 독일, 호주, 미국, 영국, 가봉(파스퇴르 연구소), 스웨덴, 남아프리카공화국 및 기타 국가와 지역에 설립되어 있습니다.


중국과학원과 우한바이러스연구소의 운영 하에 있는 우한 국립 생물안전 실험실은 중국 최초의 가동 중인 P4 시설로, 통칭 "우한 P4 실험실"로 알려져 있습니다.


P4 생물안전 실험실은 정확히 무엇이며, 왜 숫자 4?

생물안전 실험실은 다루는 병원체의 위험 수준에 따라 4가지 격리 수준으로 분류됩니다: BSL-1, BSL-2, BSL-3, BSL-4. 여기서 BSL은 생물안전 수준(Biosafety Level)을 의미하며, 수준이 높을수록 더 강력한 생물학적 격리 보호를 제공하여 과학자들이 더 위험하고 감염성이 높은 병원체를 안전하게 연구할 수 있게 합니다. 서로 다른 클린룸 수준 의 생물학적 격리 실험실은 특수 엔지니어링 및 안전 프로토콜을 요구합니다. 시설은 실험실 격리 장비 및 개인 보호 장구를 바탕으로 P1, P2, P3, P4로 지정됩니다(여기서 "P"는 보호를 나타냄).


모듈러 클린룸 시스템


레벨 1 생물안전 실험실(P1 실험실)은 건강한 성인에게 알려진 병원성 위험이 없는 잘 특성화된 미생물을 위해 설계되었습니다. 이러한 저위험 병원체를 다루는 것은 실험실 직원과 주변 환경에 최소한의 위험을 초래합니다. 결과적으로, 기본 P1 실험실은 특수 생물학적 격리 장벽을 요구하지 않으며, 표준 미생물학 실험실 관행에 따라 안전하게 연구를 수행할 수 있습니다.


레벨 2 생물안전 실험실(P2 실험실)은 직원과 환경에 잠재적 위험을 초래하는 중위험 미생물을 수용합니다. P2 클린룸에서 근무하는 실험실 기자는 병원체 취급에 관한 전문 교육을 받아야 하며 자격을 갖춘 과학 인력의 감독 하에 절차를 수행해야 합니다.


생물안전 레벨 3 시설(P3 실험실)은 주로 호흡기를 통해 전파되어 심각하거나 치명적인 인간 질병을 유발할 수 있는 병원성 미생물과 독소를 다루도록 설계되었습니다. 흡입을 통한 노출은 심각하고 치명적인 위험을 초래할 수 있지만, 이 격리 수준에서 관리되는 병원체에 대해서는 효과적인 의학적 치료법과 백신을 여전히 이용할 수 있습니다.


생물안전 레벨 4 시설은 "P4 실험실"로 널리 알려져 있으며, 고위험 병원성 미생물과 그 독소에 대한 연구를 위해 지정되어 있습니다. 이러한 치명적인 병원체는 에어로졸이나 확인되지 않은 전파 경로를 통해 확산되며, 현재 입증된 백신이나 효과적인 치료제가 없습니다.


"P4 실험실"은 최고 수준의 생물안전 격리 시설로서 에볼라 바이러스, 천연두, 신종 코로나바이러스와 같은 심각한 감염병을 연구하는 데 전념하는 첨단 연구 콤플렉스 역할을 합니다. 나아가 외계 환경에서 가져온 미지의 생물학적 샘플이나 물품은 모두 P4 실험실 내에서 연구해야 합니다.


결과적으로 "P4 실험실"은 바이러스학 연구의 "항공모함"으로 자주 불립니다. "P4 실험실" 내에서 연구되는 위험한 감염성 병원체에는 예방 백신과 확립된 치료법이 없기 때문에 "악마의 실험실"이라고도 자주 불립니다.

"P4 실험실"은 엄격한 엔지니어링 및 안전 기준을 시행합니다. P4 실험실 내부에서 연구원들은 양압복을 착용하고 우주선 안의 우주비행사와 매우 유사한 조건에서 근무합니다.


표준적인 "P4 실험실" 레이아웃은 갱의실, 필터링 구역, 완충 구역, 소독 구역 및 중앙 핵심 구역으로 구성됩니다. 또한, 엄격한 생물학적 격리를 유지하기 위해 격리 시설 전체에 고효율 공기 필터가 통합되어 있습니다.


실험실 핵심 구역 전체에 걸쳐 설치된 10 실험실 클린룸 도어 실험실 코어 구역 전체에 설치되어 있습니다. 실제로 10개의 연속적인 출입 차단벽이 시설을 보호합니다. 또한 내부의 7개 클린룸 도어는 완전히 연동되어 있어서, 하나의 클린룸 도어가 완전히 닫히지 않으면 해당 클린룸 도어를 열 수 없으므로 원하지 않는 공기 순환을 방지합니다.


가운 착용 시설은 외부 탈의 클린룸, 샤워 클린룸, 내부 탈의 클린룸 순으로 순차적으로 배치되어 있습니다. 제독 구역은 화학 샤워실로 운영되어, 작업자가 주 실험실을 나가기 전에 양압 보호복의 외관을 소독할 수 있습니다. 코어 구역의 모든 인접 출입문에는 두 문이 동시에 열리는 것을 방지하는 자동 연동 장치가 장착되어 있습니다. 작업자 탈의실을 통해 운반할 수 없는 자재, 물품 및 장비의 경우, 주 실험실 벽면에 이중문 오토클레이브, 침전 소독조, 훈증실 또는 소독 장치가 장착된 환기 전달 창을 통합하여 안전한 이동과 소독이 가능합니다.


핵심 실험실 구역에는 생물안전 작업대, 초저온 냉장고, 원심분리기, 전열 세포 배양기, 현미경, 실험용 벤치 및 소형 동물 실험실 스위트가 완비되어 있습니다. 생물안전 작업대 바로 위에는 직경이 약 0.5 미터인 대형 배기 파이프가 지속적인 음압 하에서 시설 지붕으로 연결됩니다. 필수적인 실험 절차는 생물안전 작업대 내부에서 직접 수행되어야 합니다.


BSL- 구역에서 반출되는 모든 자재와 물품은4 실험실의 모든 물질과 물품은 고압 진기 소독기로 멸균하고, 밀폐된 투명 비닐봉지에 안전하게 밀봉한 다음, 클린룸 패스 박스를 통해 준비실로 이동해야 합니다. 클린룸 패스 박스. BSL- 시설을 나갈 때,4 시설의 핵심 구역 직원은 완충실로 이동하기 전에 서로의 전신을 위에서 아래로 철저히 소독해야 합니다. 직원은 완충실에서 외부 보호복, 마스크, 외부 장갑을 벗어 멸균 용기나 전용 멸균 백에 넣습니다.


실험실 클린룸 문을 잠근 후, 직원은 보안경을 벗어 제독을 위해 클린룸 패스 박스에 넣습니다. 그런 다음 직원은 추가 완충 클린룸을 거쳐 준비실로 돌아갑니다.


여기서 작업자는 남은 모든 개인 보호구를 벗고, 제독 욕실에서 즉시 샤워를 한 후 실험실을 나갑니다. P4 실험실은 엄격하고 정교한 관리 프로토콜에 따라 운영됩니다. BSL-의 절대적인 보안을 보장하기 위해4 실험실 출입은 마그네틱 키카드나 지문 생체 인식 출입 통제 시스템을 갖춘 허가된 인원에게만 엄격히 제한되며, 모든 출입 기록은 컴퓨터 시스템에 기록됩니다.


P4 클린 실험실


모든 "P4 실험실"은 엄격한 보안 프로토콜을 준수해야 합니다. 병원체 격리가 조금이라도 유출되면 광범위한 감염병 유행을 촉발하거나 테러리스트들에 의해 생화학 무기로 악용될 위험이 있으며, 이는 할리우드 영화 속 생화학 위기와 유사한 현실 세계의 시나리오를 만들어낼 수 있기 때문입니다.


기록에 따르면 일본 최초의 BSL-4 실험실은 1981, 완공 후 저위험 병원체만 다루었으며, 운영 보안 문제는 때까지 완전히 해결되지 않았습니다. 2015.


현재 중국 외에 공식적으로 인정된 'P4 실험실' 시설을 운영하는 국가로는 프랑스, 캐나다, 일본, 독일, 호주, 미국, 영국, 가봉(프랑스 파스퇴르 연구소), 스웨덴, 남아프리카공화국이 있습니다. 불완전한 통계에 따르면, 현재 전 세계에서 운영 중인 P4 실험실은 50 "P4 실험실"은 현재 전 세계적으로 50개 이상 운영되고 있습니다.


중국 본토에는 두 개의 P4 생물안전 실험실이 운영 중입니다. 중국과학원 우한 국가생물안전실험실과 하얼빈에 위치한 동물질병통제 국가고수준 생물안전실험실입니다.


2003년 2003 사스(SARS) 발생 이후, 중국과학원은 P4 실험실 건립을 추진하기로 결정했습니다. 우한 P4 실험실은 2005년에 국가발전개혁위원회의 정식 승인을 받았으며, 공중보건, 의과학, 기술 분야에서 중국과 프랑스 간의 기념비적인 협력 프로젝트 역할을 하고 있습니다. 2005, 공중보건, 의과학 및 기술 분야에서 중국과 프랑스 간의 상징적인 협력 프로젝트 역할을 하고 있습니다.


이 실험실은 프랑스 리옹 P4 실험실의 기술과 장비를 통합하여 세포 수준의 생물안전 실험실, 신종 질병 연구 공간, 병원체 보존 시설(BSL-4, BSL-3, 및 BSL-2 유닛, 일반 실험실, 동물 사육실, 그리고 관련 지원 인프라 등의 부대시설을 포함하는 고위험 병원체 검사 단지를 구축했습니다.


P4 클린 실험실


전체적인 11월 27, 2018 (2018-11-27) 우한 P4 실험실 건설 프로젝트가 공식 준공 검사를 통과하여, 국내 최초의 운영 가능한 P4급 생물안전 실험실이 되었습니다. 실험실 설계는 프랑스 리옹의 P4 실험실의 상자 속 상자(box-in-box) 구조와 유사한 개념을 채택했습니다. 시설 건설을 담당한 엔지니어링 부서의 기술진은 완성된 P4 실험실이 특징으로 하는 4층의 현수 구조를 갖추고 있다고 밝혔습니다.


아래에서 위로, 1층에는 하수 처리 및 생명 유지 시스템이 수용되어 있고, 2층에는 핵심 실험실이 있으며, 2층과 3층 사이의 서비스 중간층에는 배관 시스템이 지나가고, 3층에는 공기 여과 시스템이 있으며, 최상층에는 공조 시스템이 있습니다. 모든 배기 공기는 2단계 고효율 미립자 필터를 통과한 후에만 배출됩니다. 고체 폐기물은 고압멸균기로 처리하고 액체 폐기물은 특수 하수 제독 장비로 처리하여 병원체를 완전히 박멸하고 실험실 병원체가 격리 구역을 벗어나지 않도록 보장합니다.


"상자" 내부의 2층 핵심 실험실은 면적이 300 제곱미터가 넘습니다. 레이아웃은 3 개의 세포 실험실, 2 개의 동물 실험실, 1 개의 동물 해부실, 그리고 소독실로 나뉩니다. 모든 실험실 실험 장치는 우한의 극심한 더위와 추위를 견뎌내며 안전하고 안정적으로 작동합니다. 난방 및 냉방 시스템이 완벽하게 갖추어져 작동하며, 영하 10 ℃에서 지속적인 고온인 40 ℃. 실험실에 입장하는 데는 약 15 에서 20 분이 소요됩니다.


우한 국가생물안전실험실 공식 웹사이트에 따르면, 해당 시설의 인력으로는 연구원 위안즈밍(Yuan Zhiming), 시정리(Shi Zhengli), 쑹둥린(Song Donglin), 부연구원 정다성(Zheng Dasheng)과 황옌(Huang Yan), 선임 엔지니어 우자(Wu Jia)와 퉁샤오(Tong Xiao), 선임 실험원 장화쥔(Zhang Huajun) 등이 있습니다.


또한 하얼빈에 위치한 동물 질병 예방 제어 국가고수준생물안전실험실은 세계적인 수준의 시설 중 하나를 구축했습니다. 4 대형 동물 생물안전 등급 4 시설입니다.


이후 2004 년에 시작된 이 연구소는 2012년에 건축 설계 및 시공을 완료하고, 2015년 5월 및 12월에 준공 검사를 마쳤으며, 2018년 7월에 중국합격평가국가인가위원회(CNAS) 인증을 획득했습니다. 이 실험실은 말, 소, 양, 돼지, 가금류를 비롯해 생쥐와 원숭이 등 일반 실험동물을 포함한 모든 동물 감염 시험을 수행할 수 있습니다. 2012, 최종 승인은 5월과 월 12 에 완료되었으며, 2015, 그리고 2018년 7 월에 중국합격평가국가인가위원회(CNAS) 인증을 획득했습니다 2018. 본 실험실은 말, 소, 양, 돼지, 가금류를 비롯한 모든 동물 감염 시험과 생쥐, 원숭이 등의 전통적인 실험동물 관련 시험을 수행할 수 있습니다.


이 실험실은 중국농업과학원 하얼빈 수의학연구소의 지원을 받고 있습니다. 언론 보도에서는 이곳을 중국 최초로 자체 설계, 시공, 관리한 완전 독립형 생물안전 실험실로 소개하고 있으나, 연구소 자체적으로는 이 정보를 공식적으로 밝히거나 확인해주지 않았습니다.

 
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