全書(shū)體現和表達了通過(guò)實(shí)現生物安全，尋求人類(lèi)和諧共生的良好愿望，對提高民眾的國家安全認知具有重要意義。 內容上，圍繞生物戰劑及其傳播和傳播模式的詳細信息，介紹相關(guān)檢測方法和醫學(xué)對策，包括疫苗和接觸后治療，以及預防和管理等相關(guān)信息和知識。

譯者的話(huà)
2020年10月17日，第十三屆全國人大常委會(huì )第二十二次會(huì )議表決通過(guò)了《中華人民共和國生物安全法》（簡(jiǎn)稱(chēng)《生物安全法》），這部法律自2021年4月15日起施行?！渡锇踩ā返闹贫ㄊ菫榫S護國家安全，防范和應對生物安全風(fēng)險，保障人民生命健康，保護生物資源和生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)生物技術(shù)健康發(fā)展，推動(dòng)構建人類(lèi)命運共同體，實(shí)現人與自然和諧共生?！渡锇踩ā访鞔_了生物安全的重要地位和原則，規定生物安全是國家安全的重要組成部分；維護生物安全應當貫徹總體國家安全觀(guān)，統籌發(fā)展和安全，堅持以人為本、風(fēng)險預防、分類(lèi)管理、協(xié)同配合的原則。翻譯和出版《生物安全威脅防控手冊》讓我們產(chǎn)生了強烈的使命感和責任感。該書(shū)由國際上著(zhù)名的美國學(xué)術(shù)出版社出版，原著(zhù)主編之一S. J. S. Flora博士自2016年起擔任NIPER-R院長(cháng)，曾是印度國防研究和發(fā)展組織的藥理學(xué)和毒理學(xué)部門(mén)的負責人，而維德胡·帕喬里（Vidhu Pachauri）博士是印度瓜廖爾國防研究和發(fā)展組織的高級研究員。全書(shū)由來(lái)自印度、坦桑尼亞、美國等30多位世界級科學(xué)家聯(lián)合編撰而成，對近年來(lái)生物安全領(lǐng)域的最新進(jìn)展進(jìn)行了整理，并以易于理解的形式呈現給讀者。
全書(shū)由14章組成，重點(diǎn)描述了多種細菌類(lèi)和病毒類(lèi)生物戰劑的檢測和治療方法，而且設置了時(shí)下熱點(diǎn)內容，如第5章特定生物恐怖戰劑的先進(jìn)檢測技術(shù)、第6章微流控技術(shù)在生物戰劑檢測中的應用、第10章環(huán)境采樣與生物凈化——最新進(jìn)展、挑戰及未來(lái)方向、第11章生物和毒劑戰爭公約：現狀和展望、第12章新一代人工合成生物戰劑：檢測、防護和凈化方面的新威脅和挑戰等。全書(shū)涵蓋了生物戰劑檢測、凈化、防護等方面較為全面的相關(guān)領(lǐng)域信息，并著(zhù)重闡述了生物戰劑的類(lèi)別、傳播途徑等內容，尤其是書(shū)籍的后半部分拓展到了生物戰劑基因組信息等的一些最新的研究進(jìn)展。此外該書(shū)還簡(jiǎn)要介紹了在生物恐怖威脅下應如何對民眾進(jìn)行保護的緊急預案，書(shū)籍內容較為豐富、凝練、引人深思。
《生物安全威脅防控手冊》（中文版）的出版要感謝所有的譯者以及化學(xué)工業(yè)出版社有限公司的支持。
希望讀者以辯證的態(tài)度看待生物安全領(lǐng)域的新發(fā)現與新認識。我們對生物安全的理解是逐步完善的。這本書(shū)體現和表達了通過(guò)實(shí)現生物安全尋求人類(lèi)和諧共生的良好愿望，對提高民眾的國家安全認知具有重要意義。
本書(shū)可供生物安全相關(guān)機構的管理人員、臨床檢驗科室的工作人員和研究人員、實(shí)驗室的設計和建設人員等參考閱讀，可作為生物安全學(xué)、基礎醫學(xué)等專(zhuān)業(yè)的本科生或研究生教材，也可供希望學(xué)習與掌握有關(guān)生物安全知識的研究生、高年級本科生、科研人員以及對科學(xué)研究感興趣的人員參考。本書(shū)得到軍隊后勤重大理論與現實(shí)問(wèn)題研究項目、國家社會(huì )科學(xué)基金軍事學(xué)項目和軍隊生物安全研究專(zhuān)項等的資助，在此表示感謝。由于時(shí)間倉促以及我們能力有限，如有疏漏或欠妥之處，期望讀者朋友們批評指正。

王征旭 王友亮
2024年4月



前言
生物恐怖泛指蓄意釋放生物制劑（細菌、病毒或毒素），以造成大規模人和動(dòng)物感染疾病或死亡的行為。有人說(shuō)，如果20世紀是物理學(xué)的世紀，那么21世紀將成為生物學(xué)的世紀。隨著(zhù)分子生物學(xué)及生物技術(shù)領(lǐng)域研究的快速進(jìn)步，生物恐怖帶來(lái)的潛在威脅讓世界形勢變得更為嚴峻。
第一次世界大戰期間，德國曾使用炭疽桿菌感染敵人的騾馬。2001年，美國也曾報道了利用炭疽桿菌進(jìn)行蓄意攻擊的案例——帶有傳染性炭疽桿菌的信件被投遞。類(lèi)似事件層出不窮的原因是生物戰劑相對廉價(jià)、容易獲取和傳播，并可引起廣泛恐慌，非常適合用作恐怖襲擊。根據破壞力的不同，生物戰劑可分為以下三類(lèi)。①A類(lèi)：高優(yōu)先級生物戰劑，不但致死率高，而且影響范圍廣，如引發(fā)民眾的廣泛恐慌。②B類(lèi)：中優(yōu)先級生物戰劑，造成的破壞相對較小。③C類(lèi)：低優(yōu)先級生物戰劑，多為新型病原體，較容易獲得，且易發(fā)生突變或易實(shí)施基因改造。值得警惕的是，低濃度的戰劑暴露在空氣中極難被發(fā)現，且其發(fā)揮生物效應具有延遲性，潛伏期可以是幾天或幾周，然而最終仍將導致疾病和死亡。此外，生物武器因其固有缺陷而無(wú)法作為軍事資產(chǎn)保存，例如它們無(wú)法區分敵友，因而往往被用于制造大規?？只?，長(cháng)期以來(lái)，大規模生物破壞的風(fēng)險持續攀升。因此，建立一套強有力的公共衛生系統是有效應對這一威脅的先決條件。為此，公共衛生系統的各個(gè)環(huán)節必須加強管理，如監控、評估、醫療衛生管理、教育等，還需要保障國家藥品儲備，在應急狀態(tài)下隨時(shí)可用。最根本是要普及防疫意識、醫療藥品準備以及凈化流程的設置等。
《生物安全威脅防控手冊》的撰寫(xiě)旨在為相關(guān)學(xué)者、教師、臨床醫生、環(huán)保人士、獸醫和毒理研究者等提供參考資料。為了覆蓋盡可能多的主題，全書(shū)由14章組成，重點(diǎn)描述了多種細菌和病毒類(lèi)生物戰劑的檢測和治療方法，并且設置了時(shí)下熱點(diǎn)內容，如新一代人工合成生物戰劑、新型威脅、威脅性生物戰劑的先進(jìn)檢測技術(shù)、受污染基礎設施的環(huán)境采樣和凈化、生物和毒素戰爭國際公約的現狀與展望、微流體技術(shù)在生物戰劑檢測和毒素檢測方面的應用等。
在過(guò)去幾年中，全球眾多學(xué)者已經(jīng)意識到編寫(xiě)一本關(guān)于生物戰劑及其防護方面專(zhuān)著(zhù)的迫切性，以供具備大學(xué)本科和研究生水平的學(xué)生或相關(guān)領(lǐng)域學(xué)者使用，也可供在軍事和準軍事機構中培訓急救人員使用。本書(shū)重點(diǎn)闡述了各種細菌和病毒類(lèi)生物戰劑以及諸如毒素等其他形式的新型生物威脅。此外，本書(shū)還提供了用于上述生物戰劑檢測（包括新型儀器設備、分子和免疫檢測系統）、防護和凈化的詳細信息，便于在應急狀態(tài)下能夠快速檢索相關(guān)信息。我們的初衷是把上述內容做成一本簡(jiǎn)單、直觀(guān)的手冊，為研究人員提供最新的信息，同時(shí)，也為生物威脅應急人員的培訓以及軍事和準軍事組織的成員提供最新的信息。
我們邀請了該領(lǐng)域的眾多專(zhuān)家來(lái)編寫(xiě)本手冊的各章節，以便著(zhù)作出版后能夠為解決生物威脅這一全球性問(wèn)題提供可靠的信息和切實(shí)可行的方案。若需拓展閱讀，可查閱參考文獻。本書(shū)內容凝聚了20多位作者的集體智慧。在這里我有必要特殊說(shuō)明，部分受邀專(zhuān)家雖最初同意參加撰寫(xiě)，但由于某些特殊原因最終未能履行承諾，于是我們設法邀請了業(yè)內其他高素質(zhì)且經(jīng)驗豐富的作者，最終完成了相關(guān)章節的撰寫(xiě)。最后，還應感謝我們研究所的一些年輕研究員，他們自愿參與并完成了本手冊部分章節的撰寫(xiě)。

S.J.S. Flora

王征旭
醫學(xué)博士、博士后，主任醫師，研究生導師。解放軍總醫院第七醫學(xué)中心原生物治療中心主任，現為婦產(chǎn)醫學(xué)部研究所負責人。主要從事腫瘤生物治療、干細胞與再生醫學(xué)等領(lǐng)域工作。主持國家自然科學(xué)基金面上項目、國家社會(huì )科學(xué)基金項目等10余項。在國內外雜志發(fā)表文章70余篇，主編細胞治療領(lǐng)域專(zhuān)著(zhù)一部，獲省部級科技進(jìn)步二、三等獎共3項。任中國康復技術(shù)轉化及發(fā)展促進(jìn)會(huì )精準醫學(xué)與腫瘤康復專(zhuān)業(yè)委員會(huì )副主任委員、中關(guān)村玖泰藥物臨床試驗技術(shù)創(chuàng  )新聯(lián)盟細胞生物制劑藥物臨床試驗專(zhuān)業(yè)委員會(huì )副主任委員等職。

王友亮
軍事科學(xué)院軍事醫學(xué)研究院研究員，中國生物工程學(xué)會(huì )醫學(xué)生物技術(shù)專(zhuān)業(yè)委員會(huì )秘書(shū)長(cháng)、第六屆農業(yè)轉基因生物安全委員會(huì )委員。主要從事基因修飾動(dòng)物、基因編輯和液態(tài)活檢研究。近年來(lái)承擔國家科技重大專(zhuān)項課題、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃課題、國家自然科學(xué)基金面上項目等16項。獲軍隊和省部級科技進(jìn)步二等獎1項，在Science Advance、Developmental Cell、Hepatology等期刊發(fā)表研究論文60余篇。獲得國家發(fā)明專(zhuān)利6項、國際專(zhuān)利2項，出版專(zhuān)著(zhù)10部。

本書(shū)內容分14章，重點(diǎn)描述了多種細菌類(lèi)和病毒類(lèi)生物戰劑的檢測和治療方法，闡述了生物戰劑的類(lèi)別、傳播途徑等核心內容，并將內容拓展至新一代人工合成生物戰劑、生物制劑的基因組信息等。同時(shí)簡(jiǎn)要介紹了在生物恐怖威脅下應如何對民眾進(jìn)行保護的應急預案等。
本書(shū)可供生物安全相關(guān)機構的管理人員、臨床檢驗科室的工作人員和研究人員、實(shí)驗室設計和建設人員等參閱，可作為生物安全、基礎醫學(xué)等專(zhuān)業(yè)的本科生和研究生教材，也可供對生物安全研究感興趣的人員參考。

第1章 生物戰劑：歷史及現代相關(guān)性　001
1.1　生物戰劑的歷史001
1.2　生物戰劑的定義003
1.3　生物武器的特征004
1.4　生物戰劑的優(yōu)缺點(diǎn)004
1.5　美國疾病控制與預防中心對生物戰劑的分類(lèi)005
1.6　生物戰劑的現代相關(guān)性005
1.7　檢測006
1.8　結論007
參考文獻007

第2章 細菌類(lèi)生物戰劑　009
2.1　概述009
2.2　戰劑012
2.3　作為毀滅性武器首選的生物戰劑012
2.4　生物戰劑012
2.5　細菌類(lèi)生物戰劑的獨特性012
2.6　歷史回顧013
2.7　細菌類(lèi)生物戰劑014
2.8　細菌類(lèi)生物恐怖事件增多背后的原因016
2.9　識別生物攻擊的跡象016
2.10　細菌類(lèi)生物戰劑檢測技術(shù)017
2.11　細菌生物制劑的武器化對社會(huì )的影響018
2.12　結論018
參考文獻018

第3章 作為生物戰劑的毒素　022
3.1　概述022
3.2　石房蛤毒素023
3.3　細菌毒素類(lèi)026
3.3.1　肉毒毒素026
3.3.2　葡萄球菌腸毒素027
3.4　真菌毒素028
3.4.1　單端孢霉烯毒素028
3.4.2　蛇形菌素030
3.5　芋螺毒素031
3.6　河豚毒素032
3.7　植物毒素034
3.7.1　相思子毒素034
3.7.2　蓖麻毒素035
3.8　結論037
參考文獻038
延伸閱讀047

第4章 病毒類(lèi)戰劑（包括新型病毒感染的威脅） 048
4.1　概述048
4.2　作為恐怖手段的生物戰劑050
4.3　作為生物戰劑的病毒051
4.4　歷史觀(guān)點(diǎn)051
4.5　病毒類(lèi)生物戰劑052
4.5.1　天花病毒053
4.5.2　流感病毒053
4.5.3　絲狀病毒053
4.5.4　黃熱病毒054
4.5.5　漢坦病毒054
4.5.6　尼帕病毒054
4.6　識別病毒攻擊的跡象055
4.7　病毒類(lèi)生物戰劑檢測技術(shù)055
4.8　病毒類(lèi)生物恐怖的影響056
4.9　未來(lái)展望057
4.10　結論057
參考文獻057
延伸閱讀060

第5章 特定生物恐怖戰劑的先進(jìn)檢測技術(shù)　061
5.1　概述061
5.2　生物檢測技術(shù)062
5.3　免疫學(xué)檢測063
5.3.1　免疫層析試驗（ICT） 063
5.3.2　斑點(diǎn)滲濾試驗063
5.4　分子檢測064
5.4.1　聚合酶鏈式反應（PCR） 064
5.4.2　實(shí)時(shí)PCR （RT-PCR） 064
5.4.3　等溫基因擴增分析065
5.5　第二代測序（NGS）技術(shù)066
5.6　生物檢測066
5.7　氣溶膠探測技術(shù)066
5.8　傳感器技術(shù)067
5.8.1　基于DNA 芯片的傳感器067
5.8.2　基于蛋白質(zhì)芯片的傳感器067
5.8.3　免疫傳感器067
5.8.4　基于組織的生物傳感器067
5.8.5　基于分子印跡的傳感器068
5.8.6　納米材料生物傳感器068
5.9　儀器技術(shù)068
5.9.1　質(zhì)譜分析法068
5.9.2　拉曼化學(xué)成像069
5.10　生物探測器069
5.11　商用生物探測器069
5.12　結論074
參考文獻074

第6章 微流控技術(shù)在生物戰劑檢測中的應用　078
6.1　概述078
6.2　生物武器079
6.3　與生物恐怖有關(guān)的病原體079
6.4　計劃和響應081
6.5　現有的生物恐怖檢測系統081
6.5.1　免疫分析082
6.5.2　蛋白質(zhì)組學(xué)方法082
6.5.3　核酸擴增和檢測方法082
6.6　生物戰劑監測083
6.7　民用生物防御083
6.8　軍事生物防御083
6.9　微流控084
6.9.1　微流控類(lèi)型085
6.9.2　連續流動(dòng)式微流控087
6.9.3　數字微流控087
6.10　各種可用的平臺088
6.10.1　基于核酸的病原體檢測微流控系統090
6.10.2　基于細胞的病原體檢測微流控系統091
6.10.3　基于抗體和抗原的病原體檢測微流控系統091
6.10.4　基于蛋白質(zhì)/酶的病原體檢測微流控系統092
6.10.5　微流控與質(zhì)譜法聯(lián)用093
6.10.6　微流控與熒光光譜法的結合093
6.10.7　微流控與電化學(xué)的結合093
6.11　結論094
參考文獻095
延伸閱讀098

第7章 場(chǎng)外分析樣本的采集、儲存和運輸　099
7.1　概述099
7.2　場(chǎng)外分析101
7.3　樣本采集102
7.3.1　樣本采集程序102
7.3.2　血液樣本采集102
7.3.3　尿液樣本采集103
7.3.4　組織樣本采集103
7.3.5　唾液/口腔樣本采集104
7.3.6　指甲和頭發(fā)樣本采集104
7.4　采樣過(guò)程中應采取的預防措施104
7.5　臨床樣本采集的常規指南105
7.6　臨床樣本的包裝106
7.7　樣本存儲106
7.7.1　儲存系統的維護107
7.7.2　樣本存儲前須采取的預防措施108
7.8　收集樣本的運輸108
7.9　結論109
參考文獻109

第8章 生物戰相關(guān)疾病的醫療管理　112
8.1　概述112
8.2　細菌類(lèi)生物戰劑的治療113
8.2.1　炭疽病114
8.2.2　鼠疫115
8.2.3　布魯氏菌病115
8.2.4　霍亂116
8.2.5　類(lèi)鼻疽病117
8.2.6　兔熱病118
8.3　病毒類(lèi)生物戰劑的治療119
8.3.1　天花119
8.3.2　克里米亞-剛果出血熱120
8.3.3　埃博拉出血熱121
8.3.4　委內瑞拉馬腦炎122
8.4　毒素類(lèi)生物戰劑的治療123
8.4.1　石房蛤毒素123
8.4.2　肉毒桿菌毒素123
8.4.3　蓖麻毒素124
8.5　結論124
參考文獻125

第9章 生物戰劑防護設備　129
9.1　概述129
9.2　生物戰劑的分類(lèi)及其癥狀130
9.3　接觸途徑和傳播方式131
9.4　為什么需要防護？ 132
9.5　體表與呼吸系統防護原理132
9.6　個(gè)人防護133
9.6.1　呼吸系統防護133
9.6.2　體表防護134
9.7　集體防護137
9.7.1　獨立庇護所137
9.7.2　綜合庇護所137
9.8　防護水平138
9.9　BWA 防護服和面罩的性能要求138
9.10　通過(guò)疫苗和抗生素提供保護139
9.11　用于制造IPE 的材料140
9.12　可用于保護的最先進(jìn)產(chǎn)品141
9.13　展望、前景和挑戰141
參考文獻142

第10章 環(huán)境采樣與生物凈化——最新進(jìn)展、挑戰及未來(lái)方向　146
10.1　概述146
10.2　環(huán)境采樣147
10.3　基礎設施凈化149
10.4　挑戰152
10.5　未來(lái)研究方向152
10.6　結論153
參考文獻154

第11章 生物和毒劑戰爭公約：現狀和展望　156
11.1　迫近的危險156
11.2　公約157
11.3　《禁止生物武器公約》及其審查、困境和現狀158
11.3.1　缺乏共識158
11.3.2　缺乏普適性159
11.3.3　缺乏合規性和相關(guān)核查159
11.3.4　實(shí)驗方面面臨挑戰159
11.4　公約的未來(lái)159
參考文獻160

第12章 新一代人工合成生物戰劑：檢測、防護和凈化方面的新威脅和挑戰　162
12.1　潛在的生物武器和戰劑162
12.2　新一代生物武器的出現165
12.2.1　二元生物武器165
12.2.2　設計特定基因165
12.2.3　設計特定疾病165
12.2.4　基于基因治療的生物武器165
12.2.5　宿主交換疾病166
12.2.6　隱形病毒166
12.3　合成生物學(xué)輔助細菌克隆和噬菌體的全基因組合成166
12.3.1　噬菌體φX174 的合成167
12.3.2　重構法合成噬菌體T7 基因組168
12.3.3　使用最少的基因組合成生殖支原體和絲狀支原體克隆168
12.4　合成生物學(xué)輔助天然或嵌合病毒的全基因組合成168
12.4.1　1918 年西班牙流感病毒的合成168
12.4.2　脊髓灰質(zhì)炎病毒的合成169
12.4.3　人內源性逆轉錄病毒的合成169
12.4.4　HIVcpz 的合成170
12.5　病毒基因組的體外包裝170
12.5.1　dsRNA 病毒基因組包裝機制170
12.5.2　dsDNA 病毒基因組包裝機制171
12.5.3　體外包裝病毒基因組的實(shí)例171
12.6　生物戰劑檢測：方法和挑戰172
12.6.1　微生物培養172
12.6.2　流式細胞術(shù)172
12.6.3　細胞脂肪酸的分析172
12.6.4　基于PCR 的檢測173
12.6.5　免疫學(xué)法173
12.6.6　新一代測序173
12.6.7　生物傳感器174
12.6.8　生物探測系統174
12.7　新一代生物制劑的防護：方法和挑戰174
12.7.1　嵌合病毒或設計病毒作為研究疾病發(fā)病機制的候選病毒176
12.7.2　嵌合病毒作為重要候選疫苗177
12.8　凈化程序：方法和挑戰180
12.9　結論181
參考文獻182

第13章 生物戰劑的基因組信息及其在生物防御中的應用　190
13.1　概述190
13.2　BWA 的基因組信息191
13.2.1　細菌191
13.2.2　病毒193
13.2.3　毒素196
13.3　基因組信息在生物防御中的應用197
13.3.1　生物戰劑疫苗的設計與研發(fā)197
13.3.2　了解生物戰劑病原體的毒力和耐藥機制197
13.3.3　生物戰劑的環(huán)境監測197
13.3.4　潛在生物戰劑的鑒定和表征197
13.3.5　針對生物戰劑的新化學(xué)實(shí)體設計與開(kāi)發(fā)198
13.3.6　對傳染病過(guò)程的理解198
13.4　結論198
參考文獻198
延伸閱讀201

第14章 保護民眾免遭生物恐怖影響的規劃　202
14.1　概述202
14.2　提高警惕性202
14.3　對“生物防護”系統的需求203
14.4　生物恐怖的未來(lái)危險203
14.5　CRISPR/Cas 系統的使用204
14.6　生物監測的存在204
14.7　新型疫苗的研制204
14.8　潛在威脅205
14.9　挑戰205
14.10　技術(shù)發(fā)展205
14.11　疫苗生產(chǎn)改進(jìn)205
14.12　生物防御機制與學(xué)說(shuō)206
參考文獻206
延伸閱讀207