近年来,全球新发突发传染病疫情不断发生,霍乱、黄热病、鼠疫、埃博拉出血热、中东呼吸综合征、寨卡病毒感染、登革热、日本脑炎以及高致病性禽流感和炭疽等人畜共患病正在世界范围内暴发流行,上述传染病的不断出现给人类健康与生命安全带来新的严重威胁,其传播能力强、传播速度快、感染范围广、感染危害度大,已经成为全球公共卫生中的重点和热点领域,使得国际社会高度重视烈性传染病的研究。高等级生物安全实验室是开展高致病性病原体研究和检测等实验活动的重要技术平台,主要包括生物安全3级和4级实验室,因此,世界各国尤其是欧美发达国家和世界经济、军事强国纷纷加大对本国高等级生物安全实验室的建设和投入,全球高等级生物安全实验室呈现明显的扩张趋势,随着实验室数量的与日俱增,实验室生物安全问题也逐渐暴露且日益严峻,虽然多数发达国家在实验室生物安全管理方面水平较高,已基本形成配套的生物安全实验室技术和产品,并制定了一系列安全指南和操作规范,但近几年各国实验室仍然多次暴露出生物安全实验室管理混乱、安全措施欠缺、监管不到位等安全隐患,全球生物技术的飞速发展以及高等级生物安全实验室的快速扩张正带来越来越多的安全性问题,生防研究过热直接导致实验室生物安全隐患加剧、高等级生物安全实验室事故频发,国际社会对各国病原微生物实验室的生物安全现状表示质疑和堪忧。面对传统生物恐怖威胁、高等级生物安全实验室事故频发、新发突发传染病疫情肆掠等全球生物安全大环境,我国面临的生物防御及传染病应对形势也极其严峻。高等级实验室特别是生物安全4级实验室的建设和发展在我国长期以来没有得到足够重视,至今还未建成首座真正投入使用并形成生防科研力量的生物安全4级实验室,相关核心技术设备和安全监管机制等更是与国际先进水平存在相当大的差距,严重制约了我国对埃博拉病毒、马尔堡病毒、拉沙热病毒等烈性病原体的实验研究,一旦上述疫情侵入我国境内,在没有生物安全4级实验室的条件下,对这些高危病原体的基础研究几乎为零,仅仅停留在诊断层面,更无法制定并开展有效的应对与防控。因此,充分了解和掌握国外先进生物安全4级实验室的建设情况和发展态势,吸收和借鉴其先进经验,总结教训,对于加快建设和发展我国生物安全4级实验室,早日独立开展烈性传染病防控研究以及加强高等级实验室规范化管理和运行,具有十分重要的意义,也是我国提升生物防御国防实力所面临的重要课题。本研究主要基于情报研究视角,采用情报调研、专家咨询、文献计量、专利可视化分析、比较分析、归纳分析等软科学研究方法,对国外生物安全4级实验室的国家分布与发展态势、关键设备设施与核心技术、安全监管与组织运行等“软、硬实力”进行全面系统的梳理,深入分析和归纳国外生物安全4级实验室的特点、运行机制、存在问题、值得借鉴的经验及教训,真正搞清楚目前国际上先进生物安全4级实验室的技术优势和管理机制。结合我国的实际需求和形势,存在的技术瓶颈及面临的挑战等,为我国和我军建设与发展生物安全4级实验室提供情报线索和启示建议。本研究主要分为以下六个部分:第一部分是实验室生物安全基本概念的理论辨析与界定,主要对生物安全与生物安保、实验室生物安全与实验室生物安保等概念进行了理论辨析;梳理并比较分析了世界卫生组织和欧美发达国家对生物安全实验室的分级原则;归纳总结生物安全4级实验室的定义,阐述其工作原理及分类情况,对生物安全柜型和正压防护服型4级实验室的优缺点及功能进行比较。第二部分是国外生物安全4级实验室整体建设现状与发展态势研究,该部分深入探讨了生物安全4级实验室建设数量逐年攀升的背景形势;对国外重点生物安全4级实验室的选址情况进行实例分析与总结;系统梳理了目前全球公开生物安全4级实验室的国家和地区分布,负责机构的所属性质,人员类别及其数量,实验室经费来源、投向比分析及重点研究内容;统计公开生物安全4级实验室发表文献并进行文献计量与可视化分析,揭示目前国外先进4级实验室的研究热点、重点关注病原体、主要科学家、机构间合作、重要会议及未来发展趋势等;并对美国德克萨斯大学罗伯特·索普实验室、德克萨斯大学医学院加尔维斯顿实验室、疾病预防控制中心传染病协调中心三个重点生物安全4级实验室的历史沿革和研究领域进行情报挖掘。第三部分是生物安全4级实验室关键设备设施与核心技术的深入研究,为生物安全4级实验室建设与运行的“硬实力”,该部分主要在文献调研的基础上结合专家咨询意见,梳理出建设与有效运行生物安全4级实验室的关键设备与核心技术,并利用德文特专利数据库对高效空气过滤装置等八项设备和技术进行专利可视化分析,分别从专利总量与趋势、专利申请国家/地区、专利权人、专利引证关系、技术热点、技术类别/主题词演化六大模块得出相关结论,目前美国、法国等欧美发达国家在该领域占据着绝对的技术优势和产品普及率,而我国虽然专利申请数量在国际上排名靠前,但在多项设备的关键技术点上均面临技术瓶颈,且自主研发的产品缺乏技术原创性以及认证认可标准和实践检验;在专利分析的基础上,还介绍了目前具有较强竞争实力的部分国外重点研发公司。第四部分重点比较分析了世界卫生组织、美国、英国、俄罗斯等国关于实验室生物安全的法律法规和标准体系;深入探讨美国关于生物安全4级实验室的安全监管机构和机制,NSABB是美国政府负责为相关联邦部门和机构高等级生物安全实验室和两用性研究生物安全监管提供建议和指导的咨询委员会,加强美国安保工作组、管制生物剂计划、人员可靠性计划和行为健康测试计划均是审核4级实验室人员从业资格并对其进行安全监管的重要机制;此外,还对生物安全4级实验室人员管理培训和近几年发生的典型安全事件案例进行深入分析,其中人为因素是直接或间接导致实验室安全事故发生的最主要原因。该部分与第三部分相对应和互补,是生物安全4级实验室建设与运行的“软实力”。研究国外完善的法规标准体系和先进的安全监管经验,为我国生物安全4级实验室的有效运行提供借鉴与思路。第五部分是我国生物安全4级实验室建设与发展分析,该部分对我国建设生物安全4级实验室所面临的形势与需求进行深入分析,生物恐怖防御、新发突发传染病防控以及高危险度病原体研究技术平台的建立等因素均促使我国应进一步加速发展生物安全4级实验室;梳理了我国高等级生物安全实验室建设所经历的发展阶段,剖析我国发展生物安全4级实验室面临的问题和挑战,特别是在生物安全4级实验室“关键设备技术”和“管理运行机制”等重点方面的瓶颈;归纳了有关我国生物安全实验室的法律法规与标准制度建设情况。第六部分是总结分析与启示建议部分,总结归纳国外先进生物安全4级实验室的整体特点以及在先进技术和管理机制等方面的有益经验,在过度、盲目建设和私营主管机构监管不严等方面存在的主要问题;进一步分析我国建设与发展生物安全4级实验室需应对的来自法规、技术、经费、管理等多方面的挑战,并结合我国实际国情提出启示建议:(1)认清形势,加紧规划布局;(2)谨慎选址,加大公众参与;(3)拓宽经费渠道,突破技术瓶颈;(4)完善法规体系,强化安全管理;(5)加大人员培训,严格安全监管。为我国进一步发展与优化生物安全4级实验室提供有力的情报支撑。