本書內容分14章，重點描述了多種細菌類和病毒類生物戰劑的檢測和治療方法，闡述了生物戰劑的類別、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。同時簡要介紹了在生物恐怖威脅下應如何對民眾進行保護的應急預案等。
本書可供生物安全相關機構的管理人員、臨床檢驗科室的工作人員和研究人員、實驗室設計和建設人員等參閱，可作為生物安全、基礎醫學等專業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。

王征旭
醫學博士、博士后，主任醫師，研究生導師。解放軍總醫院第七醫學中心原生物治療中心主任，現為婦產醫學部研究所負責人。主要從事腫瘤生物治療、干細胞與再生醫學等領域工作。主持國家自然科學基金面上項目、國家社會科學基金項目等10余項。在國內外雜志發表文章70余篇，主編細胞治療領域專著一部，獲省部級科技進步二、三等獎共3項。任中國康復技術轉化及發展促進會精準醫學與腫瘤康復專業委員會副主任委員、中關村玖泰藥物臨床試驗技術創新聯盟細胞生物制劑藥物臨床試驗專業委員會副主任委員等職。

王友亮
軍事科學院軍事醫學研究院研究員，中國生物工程學會醫學生物技術專業委員會秘書長、第六屆農業轉基因生物安全委員會委員。主要從事基因修飾動物、基因編輯和液態活檢研究。近年來承擔國家科技重大專項課題、國家重點研發計劃課題、國家自然科學基金面上項目等16項。獲軍隊和省部級科技進步二等獎1項，在Science Advance、Developmental Cell、Hepatology等期刊發表研究論文60余篇。獲得國家發明專利6項、國際專利2項，出版專著10部。

譯者的話
2020年10月17日，第十三屆全國人大常委會第二十二次會議表決通過了《中華人民共和國生物安全法》（簡稱《生物安全法》），這部法律自2021年4月15日起施行。《生物安全法》的制定是為維護國家安全，防范和應對生物安全風險，保障人民生命健康，保護生物資源和生態環境，促進生物技術健康發展，推動構建人類命運共同體，實現人與自然和諧共生。《生物安全法》明確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，統籌發展和安全，堅持以人為本、風險預防、分類管理、協同配合的原則。翻譯和出版《生物安全威脅防控手冊》讓我們產生了強烈的使命感和責任感。該書由國際上著名的美國學術出版社出版，原著主編之一S. J. S. Flora博士自2016年起擔任NIPER-R院長，曾是印度國防研究和發展組織的藥理學和毒理學部門的負責人，而維德胡·帕喬里（Vidhu Pachauri）博士是印度瓜廖爾國防研究和發展組織的高級研究員。全書由來自印度、坦桑尼亞、美國等30多位世界級科學家聯合編撰而成，對近年來生物安全領域的最新進展進行了整理，并以易于理解的形式呈現給讀者。
全書由14章組成，重點描述了多種細菌類和病毒類生物戰劑的檢測和治療方法，而且設置了時下熱點內容，如第5章特定生物恐怖戰劑的先進檢測技術、第6章微流控技術在生物戰劑檢測中的應用、第10章環境采樣與生物凈化——最新進展、挑戰及未來方向、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。全書涵蓋了生物戰劑檢測、凈化、防護等方面較為全面的相關領域信息，并著重闡述了生物戰劑的類別、傳播途徑等內容，尤其是書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展。此外該書還簡要介紹了在生物恐怖威脅下應如何對民眾進行保護的緊急預案，書籍內容較為豐富、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工業出版社有限公司的支持。
希望讀者以辯證的態度看待生物安全領域的新發現與新認識。我們對生物安全的理解是逐步完善的。這本書體現和表達了通過實現生物安全尋求人類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。
本書可供生物安全相關機構的管理人員、臨床檢驗科室的工作人員和研究人員、實驗室的設計和建設人員等參考閱讀，可作為生物安全學、基礎醫學等專業的本科生或研究生教材，也可供希望學習與掌握有關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研究感興趣的人員參考。本書得到軍隊后勤重大理論與現實問題研究項目、國家社會科學基金軍事學項目和軍隊生物安全研究專項等的資助，在此表示感謝。由于時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物感染疾病或死亡的行為。有人說，如果20世紀是物理學的世紀，那么21世紀將成為生物學的世紀。隨著分子生物學及生物技術領域研究的快速進步，生物恐怖帶來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行蓄意攻擊的案例——帶有傳染性炭疽桿菌的信件被投遞。類似事件層出不窮的原因是生物戰劑相對廉價、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。①A類：高優先級生物戰劑，不但致死率高，而且影響范圍廣，如引發民眾的廣泛恐慌。②B類：中優先級生物戰劑，造成的破壞相對較小。③C類：低優先級生物戰劑，多為新型病原體，較容易獲得，且易發生突變或易實施基因改造。值得警惕的是，低濃度的戰劑暴露在空氣中極難被發現，且其發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法作為軍事資產保存，例如它們無法區分敵友，因而往往被用于制造大規模恐慌，長期以來，大規模生物破壞的風險持續攀升。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環節必須加強管理，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，在應急狀態下隨時可用。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》的撰寫旨在為相關學者、教師、臨床醫生、環保人士、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，全書由14章組成，重點描述了多種細菌和病毒類生物戰劑的檢測和治療方法，并且設置了時下熱點內容，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檢測技術、受污染基礎設施的環境采樣和凈化、生物和毒素戰爭國際公約的現狀與展望、微流體技術在生物戰劑檢測和毒素檢測方面的應用等。
在過去幾年中，全球眾多學者已經意識到編寫一本關于生物戰劑及其防護方面專著的迫切性，以供具備大學本科和研究生水平的學生或相關領域學者使用，也可供在軍事和準軍事機構中培訓急救人員使用。本書重點闡述了各種細菌和病毒類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，便于在應急狀態下能夠快速檢索相關信息。我們的初衷是把上述內容做成一本簡單、直觀的手冊，為研究人員提供最新的信息，同時，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。
我們邀請了該領域的眾多專家來編寫本手冊的各章節，以便著作出版后能夠為解決生物威脅這一全球性問題提供可靠的信息和切實可行的方案。若需拓展閱讀，可查閱參考文獻。本書內容凝聚了20多位作者的集體智慧。在這里我有必要特殊說明，部分受邀專家雖最初同意參加撰寫，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內其他高素質且經驗豐富的作者，最終完成了相關章節的撰寫。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。

S.J.S. Flora

第1章 生物戰劑：歷史及現代相關性　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　生物戰劑的優缺點004
1.5　美國疾病控制與預防中心對生物戰劑的分類005
1.6　生物戰劑的現代相關性005
1.7　檢測006
1.8　結論007
參考文獻007

第2章 細菌類生物戰劑　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　細菌類生物戰劑的獨特性012
2.6　歷史回顧013
2.7　細菌類生物戰劑014
2.8　細菌類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　細菌類生物戰劑檢測技術017
2.11　細菌生物制劑的武器化對社會的影響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　歷史觀點051
4.5　病毒類生物戰劑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　病毒類生物戰劑檢測技術055
4.8　病毒類生物恐怖的影響056
4.9　未來展望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檢測技術　061
5.1　概述061
5.2　生物檢測技術062
5.3　免疫學檢測063
5.3.1　免疫層析試驗（ICT） 063
5.3.2　斑點滲濾試驗063
5.4　分子檢測064
5.4.1　聚合酶鏈式反應（PCR） 064
5.4.2　實時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066
5.6　生物檢測066
5.7　氣溶膠探測技術066
5.8　傳感器技術067
5.8.1　基于DNA 芯片的傳感器067
5.8.2　基于蛋白質芯片的傳感器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068
5.9.1　質譜分析法068
5.9.2　拉曼化學成像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　蛋白質組學方法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　微流控類型085
6.9.2　連續流動式微流控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/酶的病原體檢測微流控系統092
6.10.5　微流控與質譜法聯用093
6.10.6　微流控與熒光光譜法的結合093
6.10.7　微流控與電化學的結合093
6.11　結論094
參考文獻095
延伸閱讀098

第7章 場外分析樣本的采集、儲存和運輸　099
7.1　概述099
7.2　場外分析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　指甲和頭發樣本采集104
7.4　采樣過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 生物戰相關疾病的醫療管理　112
8.1　概述112
8.2　細菌類生物戰劑的治療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　類鼻疽病117
8.2.6　兔熱病118
8.3　病毒類生物戰劑的治療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產品141
9.13　展望、前景和挑戰141
參考文獻142

第10章 環境采樣與生物凈化——最新進展、挑戰及未來方向　146
10.1　概述146
10.2　環境采樣147
10.3　基礎設施凈化149
10.4　挑戰152
10.5　未來研究方向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　缺乏合規性和相關核查159
11.3.4　實驗方面面臨挑戰159
11.4　公約的未來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實體設計與開發198
13.3.6　對傳染病過程的理解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　技術發展205
14.11　疫苗生產改進205
14.12　生物防御機制與學說206
參考文獻206
延伸閱讀207