《美国的生物恐怖监控系统存在不足》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: huangcui
  • 发布时间:2020-02-28
  • 专家们证实,我们的生物防御系统已经脆弱和过时了十多年。这可能会引发人们对将致病微生物或病原体(如埃博拉或炭疽)武器化的担忧。但你或许也应该花点时间考虑一下你的午餐:下一个威胁可能不是来自难以获得的病毒,而是来自一些简单的东西,比如被故意污染的食物。
    我在圣路易斯大学健康法律研究中心教授食品和药品法。在监测可能对公众健康构成严重威胁的病原体的同时,我和同事们花了大量时间研究很难获得的病毒和细菌,比如炭疽热或鼠疫。然而,生物恐怖主义的一个鲜为人所知的方面是,一些较为简单的病原体,如沙门氏菌(一种在许多食物中发现的细菌),也可以被用来蓄意伤害人类。事实上,美国历史上最大规模的生物恐怖袭击始于太平洋西北部地区的几家餐馆的沙拉吧。
    生物恐怖主义入门
    美国国土安全部将生物恐怖主义定义为故意释放细菌、病毒和毒素,以造成伤害或其他伤害。病原体可以通过多种方式传播。有些通过空气或水为媒介传播。其他则是直接在人与人之间传播,或者通过接触受感染的动物而传播。最后但并非最不重要的是,食品系统可以用来传播生物制剂。
    亚特兰大的疾病控制和预防中心将生物恐怖分子分为三类。这种分类是根据疾病传播的难易程度、发病率和死亡率等因素确定的。A类包括容易传播、导致高死亡率和对国家安全构成威胁的高优先级病原体。例如天花和炭疽。B类包括比较容易传播但杀伤力不及A类的病原体,这些病原体包括霍乱和引起病毒性脑炎的病原体。C类包括有朝一日可能被设计用于生物恐怖主义目的的现有的病原体,如汉坦病毒或尼帕病毒。
    病原体——通常的怀疑对象
    虽然生物恐怖主义听起来像一个新现象,但事实却并非如此。最早的病例之一可以追溯到1346年,当时鞑靼人的军队用瘟疫感染了被围困的城市卡法(位于今天的克里米亚)。这一事件最终与黑死病有关,而黑死病在接下来的几年里摧毁了欧洲。一些历史学家认为,在18世纪中期,殖民者故意把感染了天花的毯子送给印第安人。在第二次世界大战和冷战期间,包括美国在内的几个国家尝试将炭疽、天花、鼠疫和肉毒杆菌等病原体武器化。
    美国最近的生物恐怖主义事件发生在911事件之后。炭疽孢子被邮寄给政客和媒体组织,造成5人死亡,17人受伤。
    炭疽或天花等病原体仍然是与生物恐怖主义袭击有关的最令人恐惧的因素之一。尽管对大多数人和机构来说获取这些病原体的样本极其困难,但如果处理不当或落入错误的人手中,它们可能会对公共卫生造成毁灭性的威胁。
    然而,生物恐怖主义分子的名单比人们想象的要多得多。它含有通常会污染我们的食物供应的细菌,比如沙门氏菌。正是沙门氏菌引发了美国本土上最大规模的生物恐怖主义袭击。
    异常病原体
    1984年9月至10月期间,俄勒冈州一个教派的领袖Bhagwan Shree Rajneesh的追随者在俄勒冈州瓦斯科县达尔斯几家餐馆的沙拉吧中故意污染了食物。该教派的成员从西雅图的一间实验室偷走了沙门氏菌,将其混合成棕色液体中,然后小心翼翼地将少量沙门氏菌撒在诸如莎莎酱和沙拉酱之类的食品上。尽管没有人死亡,但有751人被感染,而当时达拉斯只有10500人。
    当局花了整整一年的时间才了解疫情爆发的原因,而最初的原因被归结为卫生状况不佳所致。
    即使在生物恐怖主义的范围之外,沙门氏菌对公众健康也构成了巨大的威胁。在美国,它平均每年导致120万人患病, 23000人住院治疗,450人死亡。如果它被武器化,后果可能是灾难性的。目前,疾病预防控制中心(CDC)将沙门氏菌和大肠杆菌等其他食品安全威胁归为B类。这一类还包括可能被用来污染我们的供水系统的病原体。
    感染水和食物供应并不是一个新策略。12世纪,Frederick Barbarossa皇帝在意大利托尔托纳围城期间,在水井里下毒。600年后,拿破仑的军队淹没了曼图亚周围的平原,加剧了正在爆发的疟疾。
    自这些历史性的例子以来,水和食品供应系统已经发生了巨大的变化。想象一下,如果下一次生物恐怖袭击的目标是时代广场餐厅的沙拉吧,会发生什么。或者,如果洛杉矶的部分供水系统被破坏了,会发生什么。我们不能忽视防范生物恐怖主义的准备工作,但根据最近在国会作证的专家所说,这正是正在发生的事情。
    生物恐怖主义的准备
    自2003年以来,美国一直依赖于监测和预警主要城市地区的生物监测(BioWatch)项目。这个被认为过时了十多年的项目,现在正逐步被淘汰。其替代品生物检测21(BioDetection21)于2019年初公布,但在10月份的国会听证会上,它用来检测病原体的新传感器技术被认为是不够的。
    这些探测器并不可靠,经常会产生假阳性,而且识别生物威胁的时间往往过长。生物防御专家在国会听证会上提出的一个可能的解决方案是,在公共部门和私营部门之间建立伙伴关系,以便开发更好的病原体检测技术。
    在应对威胁方面,联邦机构和地方社区之间严重缺乏协调。两党生物防御委员会执行主任Asha George博士在被问及接到可能发生生物恐怖袭击的通知后会发生什么情况时,回答说:“它们会爆发,但没人知道该怎么办。”
    这种情况发生的时候,其他国家正变得更有准备。日本正在2020年奥运会之前收集和研究病毒。中国和其他亚洲国家也在防范生物恐怖主义方面投入了更多的资金,为机场和地铁等交通繁忙地区制定了监控计划。在一个传染病传播速度比以往任何时候都快的世界中,美国不应该是一个例外。
    解决我们的生物防御专家提出的问题,将是美国加强防范生物恐怖主义的重要第一步。这需要弄清楚如何资助更好的检测技术,以及如何制定让州和地方机构参与的应对计划。但还可以采取其他措施。
    例如,公共卫生学者呼吁注意开发新疫苗和抗微生物疗法的必要性,这些疫苗和疗法可用于自然流行病和生物恐怖主义。卫生部下属的生物医学高级研究与发展管理局目前已经在资助这一领域的一些项目。从国会听证会上可以看出,加强防范生物恐怖主义不是一个办公室或机构就能完成的任务。

相关报告
  • 《美国土安全部计划启动新的生物防御系统》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:huangcui
    • 发布时间:2019-03-28
    • Los Angeles Times网站2月15日报道,《泰晤士报》一项调查发现,美国特朗普政府正悄悄采取行动,用同样存在严重缺陷的技术来取代“生物监测计划”(BioWatch)。 美国国土安全部助理部长James F. McDonnell表示,第一台新设备已在2018年12月份未经公开的情况下安装,其他设备正在美国另外11个地点安装,其目标是“在未来几年内取代BioWatch”。这个名为“BioDetection 21”的新系统将比BioWatch更快、更可靠。McDonnell指出,希望到2025年能够投放多达9000个新的探测设备。但据科学专家和官方文件显示,2018年在一处陆军基地进行的测试,以及在以往的军事行动中使用这种探测装置,发现它们在检测可能在攻击中使用的细菌、病毒或毒素方面存在严重问题。 BioWatch是一种检测空气中炭疽孢子或其他传染性病原体攻击的国家系统,该系统存在诸多问题。2001年9/11恐怖袭击后美国匆忙安装BioWatch系统,目的是在炭疽、天花或其他致命病原体蓄意传播的情况下,提供快速、可靠的预警系统。当局随后可以采用抗生素、疫苗、隔离措施或其他紧急措施来减少伤亡。然而,BioWatch在洛杉矶、帕萨迪纳和圣地亚哥等地制造了大量具有破坏性的虚假警报,科学家们警告称,这个耗资16亿美元的系统并不可靠。 新系统将依靠所谓的触发装置,利用荧光识别空气中潜在的危险生物物质。一旦这些设备触发警报,官员们将使用手持设备进行确认。但2018年秋天,国土安全部科学人员在撰写的一份长篇报告中警告称,触发装置往往无法区分致命病原体和空气中的花粉或纸屑,从而增加了误报的可能性。该报告还显示,2018年测试的四个触发装置未能检测出微小的、未结块的炭疽孢子。专家表示,恐怖分子或国家资助的生物武器项目可能会产生这种孢子。此外,在168次试验中,触发器仅在8次试验中正确检测到病毒材料的小颗粒(模拟天花或其他可制成武器的致命病毒),成功率不到5%。由约翰·霍普金斯大学应用物理实验室发布的一份报告显示,该调查结果与国土安全部早先对触发器的评估一致。美国疾病预防控制中心的微生物学家Stephen A. Morse表示,这项技术还没有发展到可以有效替代BioWatch的程度,触发装置“检测不到小粒径、低浓度的颗粒”,不能可靠地检测粉末状炭疽孢子和引发兔热病的少量细菌。这份新报告还建议不要使用被称为“生物识别器”(biological identifiers)的手持设备来确认或消除BioDetection 21系统的触发警报。在没有额外花时间在实验室通过基因检测核实攻击的情况下,官员不会下令疏散或做出其他重大应急响应。
  • 《美国合成生物学技术的发展与监管概述》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:huangcui
    • 发布时间:2018-11-15
    • 8月10日,War on the Rock网站(美国分析和评论政策及国家安全问题的平台)发布的《合成生物学:双重用途新技术的希望和危险》(Synthetic Biology: The Promise And Peril Of A New Dual-use Technology)报告指出,合成生物学是一种相对较新的技术,其未来的应用越来越受到工业界和学术界的关注。与其他技术一样,合成生物技术也具有潜在的双重用途(商业和军事用途)。 尽管很多科学家和工程师们都期待合成生物学技术能够创造出新的商业化工艺和产品,但是一些专家警告,合成生物学也有可能革新军事力量——尤其是那些新型的军用生物毒剂和传染疾病,一旦被错误使用将会非常危险。 报告指出,美国约翰·霍普金斯大学健康安全中心(John Hopkins Center for Health Security)近期举办了一场集体演习,假设一种名为“Clade X”的生物工程病毒被一个暴力极端组织作为武器故意释放,并且在20个月后就造成了1.5亿人死亡。美国列克星敦研究所(Lexington Institute)的防务工程顾问和军事分析专家Loren Thompson警告称,合成生物学可以让一种超级病原体发展到“能够威胁大量人口生存,甚至是危及整个文明存活的”地步。尽管这些担忧可能还为时过早,但是美国政府必须要充分考虑到国家和非国家行为体滥用这种新型生命科学技术的可能性。 关于核技术、生物和化学技术的双重用途的争论早已不是什么新鲜事了。虽然核物理已经明显改善了发电技术和健康科学,但是核武器同样也增强了持有国的军事力量,并且在大部分情况下,还带来了与商业核技术密切相关的核扩散挑战。 数十年来,人们一直担心化学与生命科学的进步会导致生物工程病毒和新型化学武器的发展。与此同时,工业界却利用这些同样的技术进步为普通大众提供了新的家用产品和更广泛的奢侈服务选择。包括定向能武器、商用无人机和网络系统在内的其他两用技术所面临的挑战基本上都是“如何在这些技术的商业化增长和防止它们被用于威胁美国安全之间取得平衡”。 为了响应美国国防部副部长Chris Hassell的要求,美国国家科学院于2018年6月完成了一项名为“合成生物学时代的生物防御”的研究,该研究主要调查生物有机体生成致病因子或毒素的可能性操作。该研究试图解决三个问题:与合成生物学有关的安全性问题有哪些?这些安全威胁出现的时间有多快?以及避免这些问题出现的选择有哪些? 美国国家科学院发布的《合成生物学时代的生物防御》(Biodefense in the Age of Synthetic Biology)报告提供了评估上述问题的框架,分别确定了对于重新构建已知致病病毒、增加已知细菌危险性,以及通过原位合成(在人体内)制造生化物质这些问题中最重要的关注点。根据该报告,好消息是这项技术的掌握仅限于拥有先进实验室和良好资源的国家。就暴力极端主义组织目前的能力来说还无法掌握。坏消息是,技术变革的快速发展为美军潜在武器系统的最终开发和利用带来了很大的不确定性。 随着技术和潜在威胁的演变,美国各政府机构(包括国防部、卫生部、国土安全部、农业部和商务部)将对合成生物学产生兴趣。届时美国政府应如何制定指导这项新技术发展的战略? 美国政府在2017年国家安全战略中明确将生物威胁定性为一个令人关注的问题。战略报告指出,无论是故意袭击、意外还是自然爆发,目前美国本土的生物威胁正在增多,需要采取行动从源头上解决这些问题。然而该政策声明与2009年美国国家应对生物威胁战略没有显着差异。它没有为解决合成生物学的两用挑战提供足够的指导。英国政府近期发布了一项比2009年美国战略更进步一些的“生物安全战略”,但仍然错误地试图用同一套指导方针解决所有生物威胁。 美国政府应该在制定政策鼓励合成生物学的商业增长的同时监测生物威胁的潜在发展。这绝非易事,良好的政策依赖于明确的定义、明确的角色与权限分配,还有为确保政策取得进展所做出的评估。如果美国政府希望在这一方面做出强有力的协调工作,那么必须意识到,不能单纯只让医疗专业人员应对这种多样化的生物威胁,同样重要的是要明确各个不同的机构都要有不同的关注点。 解决这一项新型两用技术问题需要设计一种精细而深思熟虑的方法,而不是套用墨守成规的样板策略。 定义问题 合成生物学远远不止是基因工程。它融合了生物学、计算机科学以及用以创建标准化自动化生物系统的工程学。虽然合成生物学可能涉及对生物材料的操作,但其实际的应用远远超出了基因改造食品或动物的范围。比如说,合成生物学可以通过在生物体中修改现有特征或引入新特征来制造新产品。这种方式往往比传统技术更具兼容性和更便宜。 许多人都熟悉3D打印在商业和国防应用方面的潜力。美国可以考虑通过采用类似的工程方法来解锁技术的潜力:使用纳米级的生物和化学材料来制造非油井来源的喷气燃料,使用细菌运行的电池,使用不需要窑的砖和更环保的工业化学品等。 此外,合成生物学在开发新的医疗对策和诊断方法方面带来显着的益处。 与过去几十年的生物技术蓬勃发展相似。美国政府在制定关于合成生物学技术相关政策时,要考虑到这种政策不能过度妨碍工业,但又可以对滥用生物技术的危险进行一定程度的监督。正如2015年美国国家科学院早期报告所指出的那样,工业正在以更低的成本、更快的生产速度和更高的生产能力生产生物基产品。 至少要有一个监管制度来确保这些新生物、新化学产品和新方法的安全商业化。2018年美国国家科学院的报告就增加现有病原体危险性、以新方式制造化学品和生物化学品以及制造人类宿主生物武器这三个方面相关的问题进行了一个可靠严谨的评估。需要明确的是,任何国家在合理地使用这种技术开发新型生物武器之前,仍然需要解决一些重大障碍。该报告的评估框架能够指导政策制定者在新技术发展过程中应注意什么问题。最大的挑战在于要将这些观察结果转化为持续有效的国家政策。 国家安全战略对以合成生物学为手段发展新型和危险病原体的关注是毋庸置疑的,但更大的国家安全挑战很有可能来自该领域新的商业和军事产品的开发。很显然,这项技术不是美国专属的。其他国家也希望开发合成生物学的潜在好处。特别是中国在这一领域正在迅猛发展,美国应该对其在美国制药公司的大型投资进行严格审查。 制定一项国家政策 《2017年国防授权法案》(2017 National Defense Authorization Act)要求国防部、卫生部、国土安全部和农业部制定新的国家生物防御战略与实施计划。特朗普政府尚未公布这一计划,但如果它仍然与以往应对一般生物威胁的国家战略相类似的话,那么该计划将会是更多地对生物有机体威胁进行一个总体的概括,而不是具体明确执行机构的行动方向。这种制定计划的方法也许对医疗专业人员有指导意义,但是对于制定军事行动、打击恐怖主义和保护国土安全领域政策方面却毫无裨益。 美国政府的事故管理方法主要是“全危害”(all-hazard)响应,在可允许的框架范围内整合政府的各种能力来缓解蓄意造成的和自然的威胁。 目前很难评价政府在应对生物威胁方面做得如何。2009年的国家战略错误地混淆了生物疾病暴发和生物恐怖主义事件,因此对政策制定的指导毫无帮助。美国政府不能一直采取这样的做事态度,他们必须清楚生物威胁并非都是同质的,不能用一套模板解决所有的问题。 在政府内部,当“生物威胁”这一话题出现时,“生物防御”、“生物保障”、“生物安保”和“生物安全”等专业术语常被随意使用并且被胡乱定义。这些术语对不同的机构来说意味不同。例如,非医疗人员可能会特别惊讶于生物学监测原来不是用于监测危险的生物有机体,而是用于监测整个生物环境中包括化学、生物、辐射、自然和人为的危害,以及这些危害对人类、动物和植物的影响等。 由于各机构之间缺少良性的协调,美国政府在建立重复项目上面浪费了大量的时间和资源,更糟的是,忽略了机构之间明显的能力差距。要制定一项利用合成生物学潜在商业用途的国家战略,并且同时减轻心术不良者试图开发新型生物武器时所带来的影响,将需要更灵活的手段。 在寻求降低对商业化事业造成影响的过程中,政策制定者所面临最大的问题是他们在“如何防范传统和非传统生物威胁”方面缺乏足够的指导。这就是为什么政府不应该采取一种“试图解决所有自然疾病暴发和人为生物威胁”的普适性政策办法,而应明确阐述其长期的发展内容和目标。