Livello di biosicurezza

Un livello di biosicurezza è un insieme di precauzioni di biocontenimento richieste per l'isolamento di agenti biologici pericolosi in un ambiente chiuso. Il livello di contenimento varia dal più basso livello di biosicurezza 1 (in inglese biosafety level 1 biosicurezza livello 1 o BSL-1) fino al più alto livello 4 (BSL-4). La definizione dei livelli è stata messa a punto negli Stati Uniti d'America dal Centers for Disease Control and Prevention (CDC).^[1][2] Nell'Unione europea gli stessi livelli sono definiti in una direttiva.^[3]

Spiegazione

Tecnico del CDC indossa una tuta a pressione positiva vecchio modello prima di entrare in uno dei primi laboratori di massimo contenimento di biorischio del CDC.

Dal 2006, sono stati definiti 4 livelli di sicurezza biologica identificati con la sigla BSL derivante dall'inglese biological safety levels (livello di sicurezza biologico), seguita da un numero. Vi sono quindi i livelli da BSL1 fino a BSL4, comprendendo un livello intermedio anomalo BSL3-ag con "ag" per rischio agricolo. Il livello è interposto tra BSL3 e BSL4. Le installazioni con queste capacità vengono talvolta denominate con una scala tra P1 e P4 (con P iniziale di patogeno o livello di protezione), come per esempio nel termine laboratorio P3. Numeri maggiori indicano un maggior rischio per l'ambiente esterno.

Ai più bassi livelli di biocontenimento, la zona di contenimento può essere semplicemente una cappa aspirante chimica. I livelli più alti di contenimento prevedono invece l'isolamento degli agenti attraverso impianti per l'edificio, camere sigillate, contenitori sigillati, tute a pressione positiva e procedure elaborate per entrare nei locali, oltre che procedure di decontaminazione all'uscita. Nella maggior parte dei casi sono previsti anche alti livelli di sicurezza per l'accesso all'installazione, per assicurarsi che solo il personale autorizzato possa essere ammesso nelle aree sotto controllo, in modo da non influire sulla qualità del rispetto delle procedure nelle zone di contenimento.

Livelli

Livello di biosicurezza 1

Livello adatto per le attività che coinvolgono agenti ben caratterizzati e noti per non causare malattie negli esseri umani adulti sani e con un potenziale di pericolo minimo per il personale di laboratorio e per l'ambiente (CDC,1997).^[4]

Esso comprende diversi tipi di batteri e virus, tra cui l'epatite canina, non-patogeni come l'Escherichia coli, così come alcune colture cellulari e batteri non infettivi. A questo livello le precauzioni contro i materiali a rischio biologico sono minime e prevedono per la maggior parte dei casi l'uso di guanti e qualche sorta di protezione del viso. Il laboratorio non è necessariamente separato dagli ambienti di uso comune nell'edificio e il lavoro è generalmente condotto su banchi all'aperto, impiegando pratiche microbiologiche standard. Di solito i materiali contaminati vengono dismessi utilizzando recipienti di scarto aperti (ma indicati separatamente). Le procedure di decontaminazione per questo livello sono simili per molti aspetti alle comuni precauzioni contro i microrganismi di tutti i giorni (ad esempio lavarsi le mani con sapone antibatterico, lavare tutte le superfici esposte del laboratorio con disinfettanti, ecc). In un ambiente di laboratorio tutti i materiali utilizzati per colture cellulari e/o batteri vengono decontaminati utilizzando autoclave. Il personale di laboratorio ha una formazione specifica nelle procedure condotte in laboratorio e sono sorvegliati da uno scienziato con formazione generale in microbiologia o una scienza correlata.

Livello di biosicurezza 2

Questo livello è simile al livello di biosicurezza 1 ed è adatto per le attività che implicano l'impiego di agenti patogeni di potenziale pericolo moderato per il personale e per l'ambiente.^[4] Comprende vari batteri e virus che causano solo lievi patologie negli esseri umani, o per le quali è difficile la trasmissione di patologie per via aerea in un ambiente di laboratorio, come ad esempio il C. difficile , la maggior parte delle clamidie, l'epatite A, B e C, l'orthopoxvirus, l'influenza A, la malattia di Lyme, Salmonella, parotite e morbillo, scrapie, MRSA e VRSA. La routine diagnostica che prevede di trattare campioni clinici, si può svolgere in modo sicuro al livello di biosicurezza 2. Le attività di ricerca (tra cui co-coltivazione, studi di replicazione del virus o le manipolazioni che coinvolgono virus concentrati) possono essere svolte in una struttura BSL-2 (P2), utilizzando pratiche e le procedure tipiche del livello BSL-3. Al contrario, le attività produttive di virus, tra cui le concentrazioni di virus, richiedono un impianto "BSL-3 (P3) e l'adozione delle relative pratiche e procedure, si veda livelli di biosicurezza raccomandati per agenti infettivi. Il livello BSL-2 differisce dal BSL-1 in quanto:

1. il personale di laboratorio ha una formazione specifica nella gestione di agenti patogeni ed è diretto da scienziati con formazione avanzata;
2. l'accesso al laboratorio è controllato quando il lavoro è in corso;
3. sono prese attente precauzioni per l'utilizzo di oggetti taglienti contaminati
4. alcune procedure in cui possono essere creati aerosol infettivi o schizzi sono condotte sotto cappa di sicurezza biologica o altri dispositivi di contenimento fisico.

Livello di biosicurezza 3

Ricercatore presso il Centers for Disease Control di Atlanta in Georgia al lavoro con il virus dell'influenza in un ambiente a livello di biosicurezza 3, con respiratore all'interno di un locale per biosicurezza (BSC).

Livello applicabile per installazioni di ricerche cliniche, diagnostiche, di insegnamento, di ricerca e di produzione nelle quali si impiegano agenti di produzione locale o provenienti dall'esterno che sono in grado di causare patologie serie o potenzialmente letali dopo l'inalazione.^[4] Sono compresi vari batteri, parassiti e virus che possono causare malattie serie o mortali negli umani ma per le quali esistono cure quali la Francisella tularensis, Mycobacterium tuberculosis, Chlamydia psittaci, virus della encefalite equina del Venezuela, virus dell'encefalite equina dell'Est, SARS-CoV, MERS-CoV, Coxiella burnetii, virus della febbre della Rift Valley, Rickettsia rickettsii, alcune specie di Brucella, chikungunya, virus della febbre gialla, virus del Nilo occidentale, Yersinia pestis e SARS-CoV-2.^[5]

Il personale di laboratorio ha un addestramento specifico per maneggiare agenti patogenici e potenzialmente letali e lavorano sotto la supervisione di scienziati competenti con esperienza nelle attività con questi agenti.

Tutte le procedure che prevedono la manipolazione di materiali infetti sono condotte all'interno di locali in grado di garantire la sicurezza biologica, cappe aspiranti specificamente progettate o altri dispositivi di contenimento, oppure tramite personale che indossa specifici vestiti ed equipaggiamenti protettivi. Questi laboratori sono progettati e realizzati con speciali caratteristiche.

È accettato, tuttavia, che alcuni impianti esistenti non possano avere tutte le caratteristiche raccomandate per la sicurezza biologica di livello 3 (ossia, zona di accesso a doppia porta e ingressi sigillati). In queste condizioni, si può ottenere un livello di sicurezza accettabile per lo svolgimento delle procedure di routine, (ad esempio, procedure diagnostiche che comportano la propagazione di un agente per l'identificazione, tipizzazione, test di sensibilità, ecc), anche in un livello di biosicurezza 2 (P2) prevedendo come minimo che:

1. l'aria inviata verso l'esterno venga filtrata,
2. la ventilazione del laboratorio sia progettata in modo da far sì che il flusso d'aria sia diretto dall'esterno verso l'interno,
3. l'accesso al laboratorio sia controllato quando ci sono lavorazioni in corso e
4. le pratiche standard e i dispositivi di sicurezza per la sicurezza biologica di livello 3 siano utilizzati rigorosamente.

La decisione di adottare questa deroga al livello di sicurezza 3 può essere solo del direttore del laboratorio.

Livello di biosicurezza 4

Il Galveston National Laboratory a livello BSL-4 (P4) presso il campus della University of Texas Medical Branch

Questo livello è necessario per lavorare con agenti pericolosi ed esotici che presentano un elevato rischio di trasmissione di infezioni in laboratorio per via aerea, con agenti che causano gravi malattie mortali in esseri umani per le quali non sono disponibili vaccini o altri trattamenti, come ad esempio le febbri emorragiche boliviane e argentine, Marburg virus, virus Ebola, Virus Lassa, febbre emorragica Congo-Crimea e varie altre patologie emorragiche. Questo livello è utilizzato anche per lavorare con agenti quali il vaiolo che sono considerati pericolosi abbastanza da richiedere ulteriori misure di sicurezza, indipendentemente dalla disponibilità di vaccinazione. Quando si tratta di rischi biologici a questo livello l'uso di un tuta personale a pressione positiva, con una fornitura di aria separata è obbligatoria.

L'entrata e l'uscita di un laboratorio biologico di livello quattro prevederà docce, una camera a vuoto, una camera con luce ultravioletta e altre misure di sicurezza volte a distruggere tutte le tracce del rischio biologico. Vengono impiegati varchi di accesso a tenuta stagna e sigillabili, protetti elettronicamente per evitare che entrambe le porte vengano aperte contemporaneamente. Tutta l'aria e acqua utilizzata in un laboratorio con livello di biosicurezza 4 (o P4) sarà oggetto di procedure di decontaminazione e di sicurezza per evitare la possibilità di un rilascio accidentale.

I membri del personale di questi laboratori hanno una formazione specifica e approfondita nella gestione degli agenti infettivi estremamente pericolosi e comprendono le funzioni del sistema di contenimento primario e secondario, delle pratiche standard e speciali, delle attrezzature di contenimento e le caratteristiche di progettazione in generale del laboratorio. Sono seguiti da scienziati qualificati e con esperienza nel lavoro con questi agenti. L'accesso al laboratorio è strettamente controllato dal direttore del laboratorio.

La struttura è collocata o in un edificio separato, o in una zona controllata all'interno di un edificio, completamente isolata da tutte le altre aree. Deve essere realizzato un manuale specifico per le operazioni e devono essere previsti specifici protocolli di costruzione per prevenire la contaminazione con l'esterno. Spesso si utilizzano impianti in pressione negativa che, anche se compromessi, sono comunque in grado di inibire la creazione di un focolaio di agenti patogeni trasmissibili per via aerea.

Strutture

Livello di biosicurezza 3

Di seguito un elenco di strutture BSL-3 in Italia.

Nazione	Città	Nome	Data realizzazione	Descrizione
Italia	Sigonella	Naval Medical Research Unit Three (NAMRU-3)	2019	Laboratorio di ricerca biomedica della Marina degli Stati Uniti situato a Sigonella, Italia. In precedenza si trovava al Cairo, in Egitto. NAMRU-3 è la più antica struttura di ricerca medica militare all'estero degli Stati Uniti rimasta nella stessa posizione e uno dei più grandi laboratori di ricerca medica nella regione del Nord Africa-Medio Oriente.
Italia	Trieste	ICGEB BSL3 Facility	2017
Italia	Roma	Istituto nazionale per le malattie infettive Lazzaro Spallanzani
Italia	Roma	Istituto Superiore dì Sanità	2021	Realizzato con il contributo della Banca d'Italia[6] nel corso della pandemia di COVID-19[7][8]
Italia	Legnaro	Istituto zooprofilattico sperimentale delle Venezie

Secondo un rapporto dello statunitense Government Accountability Office (GAO) pubblicato il 4 ottobre 2007, sono state identificate un totale di 1356 strutture BSL-3 registrate presso il CDC/USDA e presenti negli Stati Uniti (GAO-08-108T^[9]). Questa cifra è solo una stima prudente delle strutture esistenti negli Stati Uniti in quell'anno. All'incirca il 36% dei laboratori dell'elenco sono in istituti di ricerca universitaria.

Livello di biosicurezza 4

Nel 2007 furono identificati solo 15 strutture a livello BSL-4 negli Stati Uniti, compresi nove laboratori federali.^[9]

A febbraio 2017 la Cina ha dichiarato l'imminente apertura del primo laboratorio di livello 4 del proprio continente.^[10]

Di seguito un elenco di strutture BSL-4 nel mondo.

Nome	Città	Data realizzazione	Descrizione
National Service of Healthcare and Agriculture Quality [SENASA]	Argentina, Buenos Aires	in costruzione
Virology Laboratory of the Queensland Department of Health	Australia, Queensland, Coopers Plains
Korea Centers for Disease Control and Prevention (KCDC)	Corea del Sud, contea di Cheongwon, provincia North Chungcheong, Osong	2013
University of Queensland - Sir Albert Sakzewski Virus Research Centre (SASVRC) Royal Women's Hospital Brisbane P3 (BL3)	Australia, Queensland, Herston
Australian Animal Health Laboratory	Australia, Victoria, Geelong
National High Security Laboratory	Australia, Victoria, North Melbourne		National High Security Laboratory Opera sotto il coordinamento del Victoria Infectious Diseases Reference Laboratory.
Republican Research and Practical Center for Epidemiology and Microbiology	Bielorussia, Minsk		Dipartimento di epidemiologia molecolare & biotecnologie innovative
National Microbiology Laboratory	Canada, Manitoba, Winnipeg		Presso il Canadian Science Centre for Human and Animal Health, è utilizzato congiuntamente con la Public Health Agency of Canada e la Canadian Food Inspection Agency.
Istituto di virologia di Wuhan della accademia delle scienze cinese	Cina, Hubei, Wuhan	2003	L'istituto Wuhan di virologia ha anche un laboratorio BSL-3. È in corso di costruzione una distinta struttura BSL-4 basandosi su standard P4, la tecnologia originale di confinamento sviluppata dalla Francia.[11][12] Sarà il primo a livello 4 in Cina, sotto la direzione di Shi Zhengli (Inizio lavori Wuhan BslP4 30/06/2011, fine lavori 30/01/2015, entrato in funzione nel gennaio 2018).[13]
Biological Defense Center	Repubblica Ceca, regione di Pardubice, Těchonín	1971, ricostruito tra il 2003 e 2007	Presso il Centrum biologické ochrany (Centro di difesa biologica)[14]
Laboratoire P4 Jean Mérieux	Francia, Rhône-Alpes, Lione	5 marzo 1999	Jean Mérieux laboratorio ottenuto dalla cooperazione tra Istituto Pasteur e INSERM. Da notare che in Francia, la sigla utilizzata è P4 dalla iniziale per patogeno o livello di protezione 4.[15]
Laboratoire de la DGA	Francia, Vert-le-Petit, Essonne	24 ottobre 2013	Il laboratorio della DGA è gestito dal ministero della difesa francese.
Centre International de Recherches Médicales de Franceville	Gabon		Struttura utilizzata da una organizzazione di ricerca supportata da entrambi i governi del Gabon (principalmente) e della Francia. Unico laboratorio P4 (BSL-4) dell'Africa occidentale.[16]
Robert Koch Institute	Germania, Berlino		La struttura ha ricevuto i permessi per la costruzione nella città di Berlino il 30 novembre 2008.
Bernhard Nocht Institute for Tropical Medicine	Germania, Amburgo
Friedrich Loeffler Institute sull'Isola di Riems	Germania, Isola di Riems (Greifswald)	2010	Tratta specialmente virologia
Philipps University di Marburg	Germania, Marburg	2008	La struttura è autorizzata a lavorare con organismi geneticamente modificati
High Security Animal Disease Laboratory (HSADL)	India, Bhopal	1998	La struttura tratta specialmente organismi zoonotici e nuove minacce di malattie infettive.
Centre for Cellular and Molecular Biology	India, Hyderabad	2009	Struttura nazionale di contenimento a livello di biosicurezza 4 utilizzata per lo studio delle malattie infettive umane e per la ricerca clinica[17][18]
All India Institute of Medical Sciences	India, Nuova Delhi	1993	Conduce studi sui maggiori organismi patogenici. Ha contribuito alla scoperta di nuovi ceppi e vaccini.
Microbial Containment Complex	India, Pune	2012	Laboratorio di biosicurezza livello 4 creato dall'ICMR con il supporto del Department of Science & Technology
Ospedale Luigi Sacco	Italia, Lombardia, Milano		Clinica universitaria situata nel Polo Universitario di Milano; ha a disposizione due veicoli speciali per il trasporto in sicurezza di pazienti infetti.
Istituto nazionale per le malattie infettive	Italia, Lazio, Roma	1936 (1997)	L'istituto collaborava con l'ospedale Lazzaro Spallanzani. Attualmente è indipendente e ha disponibili cinque laboratori BSL-3 e un laboratorio BSL-4 completato nel 1997.[19]
National Institute for Infectious Diseases	Giappone, Tokyo, Musashimurayama		Sede presso il National Institute for Infectious Diseases, Department of Virology I; questo laboratorio ha le potenzialità per operare al livello BSL-4, ma è limitato a operare solo con agenti BSL-3 a causa dell'opposizione delle comunità e residenti locali.
Institute of Physical and Chemical Research	Giappone, Prefettura di Ibaraki, Tsukuba		Struttura BSL-4 non operativa.
Netherlands National Institute for Public Health and the Environment (RIVM)	Paesi Bassi, Bilthoven	2009
Cantacuzino Microbiological Research Institute (INCDMI)	Romania, Bucarest		[20]
"Dr. Carol Davila" Central Military Hospital	Romania, Bucarest		[21]
State Research Center of Virology and Biotechnology VECTOR	Russia, Oblast' di Novosibirsk, Kol'covo		Una delle due strutture al mondo a possedere ufficialmente il virus del vaiolo. L'altro laboratorio russo a livello BSL-4 è stato chiuso.
National Institute for Communicable Diseases	Sudafrica, Johannesburg	1976	National Institute for Communicable Diseases of Special Pathogens Unit Archiviato il 27 ottobre 2014 in Internet Archive. è una delle due strutture BSL-4 in Africa e l'unica a consentire l'accesso con tute nel laboratorio.
The Swedish BSL-4 Laboratory[22]	Svezia, Solna	2001	Il laboratorio è collocato nell strutture della Public Health Agency of Sweden ed è l'unica a livello BSL-4 per i paesi scandinavi. Nella struttura è anche presente un laboratorio a livello BSL-3.[23][24][25]
University Hospital of Geneva	Svizzera
Spiez Laboratory	Svizzera, Spiez
Preventive Medical Institute of ROC Ministry of National Defense	Taiwan
Health Protection Agency's Centre for Infections	Regno Unito, Colindale		Sede nell'unità per lo studio delle zoonosi virali.
National Institute for Medical Research	Regno Unito, Londra		[26]
Institute for Animal Health	Regno Unito, Pirbright
Microbiological Research struttura, University of Warwick	Regno Unito, Warwick
Institute for Animal Health Compton Laboratory	Regno Unito, Compton		[27]
Defence Science and Technology Laboratory	Regno Unito, Porton Down
Health Protection Agency	Regno Unito, Porton Down		Unità speciale per lo studio degli organismi patogeni. Banca dei batteri.
Health Protection Agency	Regno Unito, Porton Down		Specializzata in Botulismo.
Francis Crick Institute[28]	Regno Unito, Londra		In costruzione. L'UKCMRI non lavorerà con agenti patogeni per l'uomo di livello 4.
Centers for Disease Control and Prevention	Stati Uniti d'America, Georgia, Atlanta		Attualmente opera in due edifici. Una delle due strutture nel mondo a possedere ufficialmente il vaiolo.
Georgia State University	Stati Uniti d'America, Georgia, Atlanta		Struttura di vecchia concezione che impiega un contenitore con guanti.
National Bio and Agro-Defense struttura (NBAF), Kansas State University	Stati Uniti d'America, Kansas, Manhattan		In costruzione. La struttura è utilizzata dal Department of Homeland Security e sostituisce il Plum Island Animal Disease Center (che non è una struttura di livello BSL-4 ). Pianificata operativa per il 2015, ma probabilmente vi saranno ritardi.
National Institutes of Health (NIH)	Stati Uniti d'America, Maryland, Bethesda		Situata nel Campus NIH, attualmente lavora solo con agenti BSL-3.
Integrated Research Facility	Stati Uniti d'America, Maryland, Fort Detrick		Struttura utilizzata dal National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID)
National Biodefense Analysis and Countermeasures Center (NBACC)	Stati Uniti d'America, Maryland, Fort Detrick		in costruzione. sarà gestito dal Department of Homeland Security.
US Army Medical Research Institute of Infectious Diseases (USAMRIID)	Stati Uniti d'America, Maryland, Fort Detrick	1969	Vecchio edificio
US Army Medical Research Institute of Infectious Diseases (USAMRIID)	Stati Uniti d'America, Maryland, Fort Detrick	2017?	Nuovo edificio attualmente in costruzione
National Emerging Infectious Diseases Laboratory (NEIDL), Boston University	Stati Uniti d'America, Massachusetts, Boston		In costruzione a cura della Boston University. Edificio e addestramento del personale completati, in attesa delle autorizzazioni.
NIAID Rocky Mountain Laboratories	Stati Uniti d'America, Montana, Hamilton		National Institute of Allergy and Infectious Diseases
Kent State University, Kent Campus	Stati Uniti d'America, Ohio, Kent		Opera come laboratorio a livello 3 per addestramento. In programma la conversione a livello 4 in risposta alla crescente minaccia di bioterrorismo negli Stati Uniti
Galveston National Laboratory, National Biocontainment facility	Stati Uniti d'America, Texas, Galveston		Aperta nel 2008. La struttura è utilizzata dall'University of Texas Medical Branch.[29]
Shope Laboratory	Stati Uniti d'America, Texas, Galveston		Utilizzata dall'University of Texas Medical Branch (UTMB).
Texas Biomedical Research Institute	Stati Uniti d'America, Texas, San Antonio		Unico laboratorio privato a livello BSL-4 negli Stati Uniti.