2018年10月9日，美国约翰霍普金斯大学健康安全中心发布《应对全球灾难性生物风险的技术选择》。为促进技术进步和加强技术的积极利用以应对全球灾难性生物风险，该报告从5个方面，评估并遴选出未来5-15年值得进行战略投资的15项生物安全技术，并就每项技术的含义、发展路径、部署进程、亟待解决的技术瓶颈，以及所需的政策支持等进行了分析。
前言
传染病突发事件可能在人类毫无防备的情况下出现，并对人类健康和社会稳定造成严重危害和持久影响。在过去的一个世纪里，全球经历了数次这样的传染病突发紧急事件，比如1918年的流感大流行造成了5000万至1亿人死亡；致命的SARS和MERS冠状病毒的出现；2013年至2016年西非爆发的埃博拉疫情导致至少2.8万例病例和1.1万人死亡，并对该地区造成了灾难性的影响。作为传染病突发事件中的一种，全球灾难性生物风险（global catastrophic biological risk，GCBR）是一种涉及生物制剂的特殊类别的风险，包含自然出现的、反复出现的、故意创建和释放的、实验室改造和逃逸的，这些都可能导致突然的、异常的、超出国家和国际组织以及私人企业集体控制能力的大规模灾难。尽管传染病突发事件发生几率并不高，但由于气候变化、人口增长和城市化以及全球旅行的增加等因素，流行病和灾难性生物事件的风险正在增加。此外，生物技术的进步使得生物学操作更加容易和更有针对性，增加了微生物被滥用或成为流行病发生的偶然原因的可能性。然而，尽管生物技术确实带来了一些社会风险，但在这里所描述的技术和其他技术的投资，却是帮助保护世界免受灾难性生物事件影响的一个重要措施。如果使用得当，技术可以提高我们识别和解决新出现的生物问题的能力。
研究目的及方法
研究重点介绍了一些有前途的技术，包括评估它们与减少大流行和全球灾难性生物风险的潜在相关性。报告的目标是：1、明确需要技术解决方案的领域，以应对严重的流行病爆发和灾难性生物事件；2、确定具有减少GCBRs的重要潜力的技术；3、为这些技术提供环境，展示它们的前景、局限性以及成功开发和正确使用它们的条件。
一旦出现严重的流行病，就需要全球范围内采取应对措施。但许多国家并没有能力作出有效应对，这将使整个世界陷入危机。预防或应对这些事件所需的技术在性质和数量上与常规公共卫生和医疗措施有所不同。通过这项研究，我们聚焦于减少GCBR的变革性技术可能具有的特性，包括:（1）更好的敏感性，从而促进预防；（2）更早做出响应决策的能力；（3）扩大规模和访问范围的分散化式方法；（4）适合或方便在各种环境下使用；（5）减少开发、供应和部署方面的时间延迟。
为了确定可能与严重流行病和灾难性生物事件相关的技术解决方案，研究小组进行了一次水平检索，以了解技术领域，并突出有利于减少GCBR的技术发展领域和未来变化。水平搜索的过程中，研究小组进行了文献调研，并采访了该领域的一些专家，以提供有关当前和未来科学状态的判断。评估问题包括：什么是技术?它能解决什么问题?我们现在怎么做?如何才能取得成功?
主要技术
本报告对五大类技术进行了调查，每一类技术都包括一组可能非常重要的技术或者用于预防和应对严重传染病紧急事件的技术。
1疾病检测、监测和态势感知
1.1 基因组测序和传感
作为一种监测工具，基因测序将允许对病原体生物学进行近乎实时的鉴定，包括毒性、传播性、对药物或疫苗的敏感性或耐药性的测定。
1.2用于环境检测的无人机网络
自主进行环境监测的陆地、海洋和空中无人机网络，将有助于监测重要生态系统的生物破坏和生物恐怖事件。无人机可以穿越不同的生态系统，利用从光学相机到复杂的生物技术等各种传感器和工具收集数据。
1.3农业病原体遥感技术
先进的卫星成像和图像处理技术可用于正在进行的、广泛的、系统的农业监测，以监测重要作物和其他植被的健康状况，从而在潜在威胁广泛蔓延之前及时发现。
2传染病的诊断
2.1微流体设备
微流体设备被称为“芯片上的实验室”诊断设备，可以在某些情况下增强或取代传统的实验室测试设备，从而使诊断在临床和资源受限的环境变得更容易、更可用和更实用。
2.2手持式质谱分析
未来的质谱分析仪将变成一种真正的便携的手持的装置，可以在现场和护理点提供先进的诊断功能。一些质谱分析技术甚至可能提供适用于任何病原体或泛域诊断能力，从而减少了在进行诊断测试之前区分细菌、病毒、真菌或原生动物的步骤。
2.3无细胞诊断
无细胞诊断无需细胞膜，使细菌细胞内的细胞器与基因工程电路结合，产生用于诊断的蛋白质。这些无细胞诊断可以产生肉眼可见的、易于理解的快速比色输出。细胞提取物也可以被冻干在纸上，以应对恶劣的环境。
3 分散化医疗对策制造
3.1化学药品和生物制品3D打印
3D药物打印可用于医疗对策产品（Medical countermeasures，MCMs）的分散化制造以及个性化定制药物剂量和配方。3D打印机现在几乎可以在任何地方合成关键的化学物质和药物，目前的研究正在探索使用这种技术打印疫苗。
3.2制造MCMs的合成生物学:
合成生物学为发现和生产治疗药物新方法提供了机会，并且提供了以分布式和定制的方式生产这些治疗药物的能力。这可能意味着与传统制造技术相比，现在的药物和疫苗的研究周期更短，生产速度更快，数量也更大。
4 医疗对策分布、分配和管理
4.1 用于疫苗管理的微阵列贴片
微阵列贴片（Microarray patch，MAP）是一种新兴的疫苗接种技术，具有使大规模疫苗接种活动现代化的潜力。MAP技术的广泛使用将大大减少人群完成疫苗接种所需要的时间，使他们能够在紧急情况下进行自我管理。
4.2自我传播型疫苗
经过基因工程的自我传播型疫苗可以在传染病人群中传播，但它们并不引发疾病，而是提供保护。目标人群中的小部分人接种这种疫苗后，疫苗株就会像致病性病毒一样在人群中传播，从而产生快速、广泛的免疫效力。
4.3用于疫苗接种的可摄入细菌
细菌可以通过基因工程改造作为疫苗在人体宿主中产生抗原，从而对相关病原体产生免疫力。这些细菌可以被放置在温度稳定的胶囊中，它们可以在大流行的情况下实现自我管理。
4.4自扩增mRNA（Self-Amplifying mRNA，SAM）疫苗
SAM疫苗使用人类的翻译机器可以识别的带有正指向RNA的改良病毒基因组。一旦被送入人体细胞内，SAM就会被翻译并产生两种蛋白质：一种是刺激免疫反应的目的抗原，另一种是在细胞内扩增疫苗的病毒复制酶。SAM自我复制的能力使其比其他疫苗产生更强、更广泛、更有效的体液和细胞免疫反应。
4.5无人机远程交付
无人机运输网络可以使临床物资和药品快速运送到因物理或地形障碍或人类应对人员存在感染风险而难以进入的地区。
5 医疗护理和紧急应变能力
5.1 机器人和远程医疗
机器人和远程医疗是两大类可能与灾难性生物事件的医疗响应过程中相关医疗护理技术。在此类活动中成功使用这些技术将有助于在非传统环境(如家庭)中进行医疗护理。
5.2易于使用的便携式呼吸机
在严重的呼吸疾病爆发时，最危重的病人需要呼吸机来支持他们在病情最严重时和恢复期间的呼吸。在大流行时，便宜的和具有直观、自动化用户界面的便携式机械呼吸机，可以让更多的患者得到有效护理最终存活下来。
结论
报告重点介绍了15种技术或技术类别，通过对科学的进一步关注和投资，以及相应的法律、监管、道德、政策和运营问题的关注，这些技术可以帮助世界做出更好地准备以及配备更好的装备，以防止未来的传染病暴发成为灾难性事件。要实现这些技术的承诺，需要投入大量的精力和投资。如果我们要认真应对这些威胁，就必须满足流行病和灾难性事件预防和应对的其他需要。因此，我们需要成立一个由技术开发人员、公共卫生从业人员和政策制定者组成的联盟，旨在了解关于流行病和灾难性生物风险的紧迫问题，并共同开发技术解决方案。
编译整理 | 吴晓燕 生物科技战略研究中心
参考文献 | Technologies to AddressGlobal Catastrophic Biological Risks
