NGS实验室该如何装修？

导 读

当前，高通量测序技术（NGS）在肿瘤基因突变检测领域发挥着越来越重要的作用，但新技术的广泛应用也给临床检测规范化带来了新的挑战。在规范化NGS实验室建立和使用的过程中，首先需要考虑“人员”、“设备”、“物料”、“方法”以及“环境”五个要素，以保证每一例样本检测结果的准确性。

本篇推文主要从“环境”这一要素，介绍NGS实验室分区设计完成后，各实验区的装修要求。

※ 国家卫计委2014年发布的《临床实验室生物安全指南》中指出，临床实验室应参照二级生物安全实验室（BSL-2）实现分区及分流。因此实验室的装修设计也应遵循二级生物安全实验室的建筑技术规范，在此基础上参考《高通量测序技术》进一步对NGS实验室的各环境参数进行严格控制，部分要求达到三级生物安全实验室的技术规范。

01

气流方向&气压

1.1

气流方向

实验室功能区需设置新风系统，通风气流宜采用上送下排方式，送风口和排风口布置应有利于室内空气的排出，排风口应设在室内被污染风险最高的区域，由此控制房间内气流由低污染区向高污染区流动。同时，建议不应在生物安全柜操作面或其他有气溶胶产生的地点上方附近设置送风口，实验室内各种设备的位置应有利于气流由被污染风险低的空间向被污染风险高的空间流动，最大限度减少室内回流与涡流。排风口排风速度不宜大于1m/s, 排风必须与送风连锁，排风先于送风开启，后于送风关闭。

1.2

气压

NGS实验室通过设置压差，既可以控制实验室的空气流向，防止下游扩增区的气溶胶对上游的试剂准备室、样本制备室的污染，同时缓冲间的压差又可以避免实验室内外空气的流通。

当在缓冲间设置正压进气装置，则实验工作区和实验室外部的环境气压相对低于缓冲间的气压，实验工作区的空气不能流出，实验室外部的空气无法流入实验工作区；当在缓冲间设置负压排风装置，因实验工作区和实验室外部的环境气压相对高于缓冲间的气压，则来自实验工作区和实验室外部的空气在缓冲间即可被抽走。

为防止下游扩增产物随着空气气流进入上游扩增前的相对洁净区域，有些实验室不仅设置了正负压缓冲间，还按区域顺序将各区间压力设置成梯度递减，这是不必要的。缓冲间的正负压装置已经起到了隔绝各区间空气流动的作用。

图1 试剂准备区和标本制备区的正负压装置

02

通风

通过设置新风系统，保证各区域内的通风换气建议>10次/小时；若同一区域同一天内使用次数超过2次，那么通风换气的次数还需增加，以助于清除残留DNA污染。如果实验室未设有新风系统，二级生物安全实验室可设外窗进行自然通风，或者通过在实验区安装排风扇来达到通风换气的目的。

03

温湿度

《生物安全实验室建筑技术规范》规定，二级生物安全实验室温度在18-27℃，湿度在30-70%。此外，NGS实验整个流程涉及多种仪器设备，对于每种仪器来说，放置和运行都有相应的温湿度区间要求。例如，Illumina测序仪这类精密仪器，运行时的温湿度波动更应严格把控，若温度过高或波动的，会导致测序无法正常开始或者途中报错；若湿度过高，在温度波动较大的情况下，流动槽表面容易出现冷凝水，直接影响拍照检测和荧光识别碱基，导致测序报错。因此，放置测序仪的房间温度应控制在19-25℃，2小时温度波动小于2℃，湿度应控制在30%-70%之间。

一般，仪器在运行时容易产热甚至过热，为了减少温度升高造成仪器性能下降，需采取必要的措施控制温度，譬如在实验室安装空调。另外，因南方地区环境湿度较大，可在实验室放置除湿机避免湿度造成的不良后果。

      

图2 illumina测序仪

04

地面&墙体

地面材料应满足耐磨、防水、耐酸碱的要求，通常为自流平涂料+PVC卷材粘贴。

墙体材料应易于清洁消毒，耐腐蚀，不起尘，不开裂，光滑防水，表层涂层应具有抗静电性能，通常采用洁净夹芯彩钢板。

为了满足实验室洁净、密封要求，墙体与墙体交接处，墙体与地面交接处，墙体与顶棚的交接处均应用圆弧处理，所有拼接处均应打密封胶处理。

图3 地面&墙体图

05

实验台面

实验台面应防水，耐腐蚀、耐高温，易于消毒清洁，承重能力良好，通常用实芯理化板台面+C型框架钢木柜体的组合。

图4 实验台面比较

06

电力系统

二级生物安全实验室的用电负荷不宜低于二级，满足实验室用电需求，并应有冗余。应急电源采用不间断电源的方式时，不间断电源的供电时间不应小于30min。大型重要精密设备需单独线路配电，并配备不间断电源( UPS) ，保证电源电压的稳定，同时防止瞬时断电导致运行报错或者仪器损坏。此外，房间内应有足够的固定电源插座，避免多台设备使用共同的电源插座，且应设置漏电保护装置。

07

其他环境设置

7.1

给水排水系统

实验室每个房间靠近出口处应设置洗手设施，在30m内设置紧急冲眼装置，有条件可以设紧急淋浴装置。实验室功能区内应设置单独的下水系统，集中收集处理实验过程中产生的废弃液体。

7.2

照明系统

实验室照度应不低于300 lx，其他区域的照度应不低于200 lx，建议采用吸顶式防水洁净照明灯。同时应设置不少于30min的应急照明系统。

7.3

消毒灭菌

各功能区需安装可定时的紫外灯，紫外灯发出波长为 254 nm 的紫外线，可使长片段的核酸断裂，既防止生物污染，又防止核酸污染。安装在抛光天花板上的固定紫外灯距地面距离＜2.1 m，紫外灯的数量由各区域空间决定，确保照射剂量＞9000 u W·s/cm。

08

总结

NGS实验室的装修应从科学、安全、合理、实用这四个方面来进行设置，从而为临床检测提供平稳的实验环境，为真正实现精准医疗奠定坚实的基础。

参考资料：

1.李金明. 高通量测序技术. 第一版. 北京：科学出版社，2018.

2.中华人民共和国住房和城乡建设部.生物安全实验室建筑技术规范(GB50346-2011)[S]. 中国建筑工业出版社，2011.

3.杨军, 张标, 叶庆. 分子病理实验室设计要求及体会[J]. 诊断病理学杂志, 2018, 25(11):57-58.

4.中国合格评定国家认可委员会. 实验室生物安全认可准则(CNAS-CL05:2009)[M]．北京: 中国标准出版社, 2009．

END