美军增强生物威胁的六种途径和科学改善生物防御的六种方法

我们对细胞和分子生物学的理解已经发展到几乎可以提出假想疾病的症状,然后设计或创造病原体以产生所需疾病复合体的程度。人造疾病可以通过关闭免疫系统来发挥作用,通过诱导特定细胞迅速增殖和分裂(如癌症),或可能通过引起相反作用,例如引发程序性细胞死亡(凋亡)来实现。这种未来派生物技术将清楚地表明进攻性生物战或恐怖主义能力的有可能呈现数量级发展。

美军增强生物威胁的六种途径和科学改善生物防御的六种方法

本文节选于美国科学协会网站上发布的2002年美国空军防扩散中心《反扩散文件》“未来战争系列”第14期,原文名称《下一代生物武器——基因工程技术在生物战和生物恐怖主义中的应用》。作者:美国空军上校Michael J Ainscough

美国空军反扩散中心成立于1999年,旨在向美国空军的现在和未来领导人提供教育和研究,以协助他们开展活动,以应对装备有大规模毁灭性武器的对手所构成的威胁。

原文共六节内容:

一、引言

二、前苏联的生物战计划

三、基因工程,生物恐怖主义与生物战

四、增强生物威胁的六种途径

五、科学改善生物防御的六种方法

六、结论

这里给大家介绍其中第五、六节的相关内容:

第五节:科学可以改善生物防御的六种方式

生物战和生物恐怖主义是多因素问题,需要多因素解决方案。我们需要最好的批判性思想家和生物学研究人员来解决这个不断发展的问题。幸运的是,可用于制造生物武器的基因组生物技术的相同进步也可用于建立针对它们的对策。

1、了解人类基因组

人类基因组计划将对分子生物学研究的发展产生深远影响,并帮助解决生命过程中最神秘,最复杂的过程。新的生物技术应允许分析感染病原体或摄取毒素分子后在人类细胞中发生的事件的全部级联。导致个体容易感染传染病的情况将变得显而易见。目前,几乎所有人类基因的功能都不为人所知。功能基因组学研究应阐明这些未知因素,并以疫苗和抗感染的形式设计出可能的预防和治疗微生物药物新策略。

已经有针对特定种族的生物制剂的报道。尽管“生物种族清洗”是一种理论上的可能性,但大多数专家对此潜力表示怀疑。迄今为止,对人类基因组序列的分析未能揭示出可用于绝对定义种族群体的任何多态性。多项研究表明,人类种群的遗传变异相对于其他物种而言较低,大多数多样性存在于种族群体内部而不是种族之间

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2、增强免疫系统

人类基因组的完整测序也为更好地了解人类免疫系统和潜在操纵人类免疫系统提供了新的起点。这具有对抗生物战的巨大潜力。

在FSU经过多年努力,对病原体进行基因工程改造以进行生物战后,Ken Alibek博士现在致力于防止使用生物制剂。他正在研究增强免疫系统的机制,以保护人体免受传染病的侵害。他最初的项目之一是进行细胞研究,以预防炭疽病。其他实验室的类似免疫学研究也有望增强人类对微生物攻击的免疫反应,从而超越“一病一药”的历史方法。

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3、了解病毒和细菌基因组

各种微生物的基因组计划将解释为什么病原体具有毒力或耐药性的特征。先前在本文中讨论了“最小基因组”。建立一个最小的基因组将是基因工程中的一个重要里程碑,因为它将证明仅从其基因组蓝图即可创建生物的能力。这项研究可提供有关生命的起源,细菌进化以及了解人类细胞更复杂的生命形式过程的见解。

细菌也可以被修改以产生针对病原体的生物调节剂。例如,已对大肠杆菌进行了基因改造,以生产商业量的干扰素,这是一种天然蛋白,对多种病毒均具有抗病毒活性。Xoma Corporation已获得一种由重组dna(插入DNA序列的基因)技术制成的杀菌/增透(BPD)蛋白的专利技术,该技术可逆转某些细菌感染对某些人类对广泛使用的抗生素的抗药性的反应。

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4、快速/准确的生物制剂检测和鉴定技术和设备

无论细菌是否经过基因工程改造,生物技术人员都需要不断开发更确定,快速和自动化的检测设备。使用DNA分析法比较基因组的能力已经成为可能。破译细菌和病毒基因组的重要人类病原体。即使它含有其他物种的基因或质粒,具有非凡的毒力或抗生素抗性或是由成分基因构建的合成生物,该检测器仍可提供有关任何Bw剂的完整遗传补体的信息。通过一次测试即可快速识别和表征潜在Bw剂的能力将大大减少当前检测方法的延迟

遗传学家在2001年9月11日之后破译了恐怖分子信件中所含炭疽细菌的基因组。DNA测试证实,每封信中的炭疽都是艾姆氏菌株。法医科学家还在信件中寻找人类DNA。该信息既用于刑事调查(可能有助于追溯犯罪者或文化起源的基因线索),又用于诊断和治疗的进一步医学研究。炭疽和其他微生物的基因测序技术(分子指纹图谱)无疑将为未来的法医和诊断做出贡献。

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5、新疫苗

疫苗刺激体液免疫,产生针对特定病原体的特异性抗体。许多病原体基因组序列的可用性已经导致针对某些脑膜炎和肺炎细菌的新型疫苗的开发进步。研究人员已经对基因工程病毒进行了尝试,试图创造出一种可以通过单一治疗刺激多种疾病免疫力的新型疫苗。加利福尼亚的Maxygen实验室正在组合来自相关病原体的蛋白质,希望开发出可以提供广泛保护的疫苗。其他几个实验室也已经启动了基因组驱动的研究工作,以研究增强细胞介导的免疫力的方法,以抵抗可能最有效的病原体。到目前为止,这种方法还没有像疫苗开发那样成功,但是由于基因组测序的结果,了解所有可用抗原具有极大的价值。

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6、新型抗生素和抗病毒药

微生物基因组学的进展在新型抗微生物药物的设计中具有广阔的前景。当前的抗生素靶向细菌细胞中的三个过程:DNA合成,蛋白质合成和细胞壁合成。根据已破译的基因组信息,对于细胞生存力必不可少的任何其他蛋白质都可能成为新型抗生素的靶标。尽管最早的此类抗生素可能是特定传染剂的“银子弹”,但获得的信息可能会导致广谱抗微生物剂。

如果说1950年代是抗生素的黄金时代,那么我们现在处于抗病毒药时代的早期。对病毒基因组进行解码后,科学家将很快破译病毒是如何引起疾病的,以及疾病产生过程的哪个阶段可能容易受到干扰。人类基因组和病毒基因组已经开放开发新型抗病毒药物的途径。

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第六节、结论

基因工程病原体构成生物战剂的“下一代”。有证据表明,俄罗斯人已经进行了基因改造的生物战剂。肯·阿里贝克(Ken Alibek)最初的汇报真是令人震惊,以致一些军事和情报人员宁愿相信他在夸大其词。然而,随着他关于基因工程和FSU能力的陈述逐渐得到证实,现实开始进入真实。这种基因创新显然增强了对抗性进攻性生物战的有效性,并使我们的防御能力更加复杂。因为我们无法确定地知道这些药物的特异性(致死性,可传播性和抗生素抗性),所以必须为意外做好准备。我想到了两个表述,乔治·奥威尔(George Orwell)说:“生活是教育与灾难之间的竞赛”。此外,吉恩·克兰兹(Gene Kranz)说,失败不是一种选择。

尽管生物工程武器目前可能比其自然产生的武器更受关注,但其构成的威胁只会随着技术的发展而增加。我们只是处于生物技术革命的起步阶段。从历史上看,在进攻性生物武器计划中使用了最先进的生物技术(即FSU应用了1970年代和80年代的技术)。生物技术是终极的双刃剑。一旦获得知识,就没有回头路可走。与最强大的技术一样,它们可以被善用或邪恶使用。在开发新的生命形式时,我们必须谨慎行事。随着新生物被引入我们微妙的生物平衡中,我们无法完全预测对生物圈的所有潜在后果。造福人类的同一技术可能因意外或险恶而对我们的军队和平民构成反常的威胁。如今,有可能对微生物进行遗传工程改造以实现特定的积极医学和工业用途。同样有可能为生物战目的而对病原体进行基因工程改造。这种武器似乎很可能会在我们的这一生中使用。不可避免地,在某个地方的某个时间,似乎有人会尝试使用基因工程病原体。如果被释放,它们将对医疗和政府反应构成不祥的挑战。

在最近的历史上,在对抗美国的战场上使用生物战剂一直受到限制。已经有许多宣言和公约试图定义国际规范和规范生物武器的使用。最后,战争法有点矛盾。包括伊拉克和前苏联在内的1972年《生物武器公约》的几个签署国参加了该公约所禁止的活动。这些事件表明,该公约作为消灭生物武器和防止进一步扩散的唯一手段是无效的。最终,最有效的威慑手段是害怕报复。在海湾战争期间,人们相信伊拉克是因为萨达姆·侯赛因(Saddam Hussein)担心进行核报复或以其他方式压倒性的报复而阻止使用生物和化学药品。我们不能确定未来的敌人会受到如此威胁。当然,非国家恐怖分子行为者不会那么容易被吓倒。生物技术使得仅使用小规模的特殊行动就可以造成大规模的人员伤亡,这些特殊行动可以逃避检测,从而避免报复。在非对称战争中,生物武器被视为一个很好的均衡器。

恐怖分子在给定城市使用基因工程生物制剂的可能性非常低,但此类事件的后果显然很严重。在人员伤亡最大的情况下,可能的目标大都市区处于最高风险。这种困境是当地社区的挑战,这些社区对备灾需求很敏感,但资源有限。当地社区必须制定计划,并有足够的医疗和公共卫生资源来维持长达24小时的响应。可以迅速获得强有力的联邦援助,但不是立即的。目前,数十个激烈的联邦实体争夺与非常规恐怖主义反应有关的任务和经费。国土安全委员会负责协调更有效的灾害响应能力网络。目前,全世界所有军队和平民人口都难以承受生物攻击。我们仍未做好充分准备以应对由新型基因工程生物制剂引起的流行病。

20世纪以物理学为主导,但最近的突破表明,未来的100年可能是“生物世纪”。有人说:第二次世界大战是核武器,而第三次世界大战的上帝禁止的将是生物武器。

另一项有关生物战的权威马尔科姆·丹多(MalcolmDando)断言,良性微生物可能是经过基因改造的,可以产生BW毒素,生物调节化合物或毒液。还可以对病原体进行基因操作,以增强其气溶胶或环境稳定性,或破坏当前的鉴定,检测和诊断能力。

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【本文原载微信公众号“丁爸 情报分析师的工具箱”,授权察网发布】

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原标题:美军增强生物威胁的六种途径和科学改善生物防御的六种方法