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本文围绕后新冠时代生物安全展开，探讨新冠大流行暴露的问题及应对生物威胁的防御措施，如药物疫苗研发、诊断技术发展等。强调多方面协同对防范生物战和应对未来疫情的重要性，为相关研究和政策制定提供参考。
引言
生物战是全球各国极为关注的严峻问题。世界卫生组织（WHO）将生物武器定义为故意制造和释放的、能致使人类、动物或植物发病甚至死亡的微生物（如病毒、细菌、真菌）或生物产生的有毒物质。历史上，诸多事件与生物战紧密相关，像 1650 年波兰向敌人发射疯狗唾液、1963 年英国向美国人分发天花患者用过的毯子等 。近年来，2013 年寄给美国政府工作人员的蓖麻毒素污染信件、2001 年的炭疽邮件事件，都凸显了生物武器威胁的持续性，也让强化生物防御策略的需求愈发迫切。尽管 1925 年和 1972 年两项国际条约已禁止生物武器并实施严格限制，但生物战依旧是全球面临的重大忧患。
新冠（COVID-19）、埃博拉病毒、寨卡病毒、H1N1 流感、炭疽、H5N1 禽流感等疾病的爆发，给全球卫生监管机构敲响了警钟。疾病预防控制中心（CDC）把生物恐怖主义定义为故意释放病毒、细菌或其他病菌，以引发人类、动物或植物的疾病或死亡。全球范围内都有生物恐怖袭击的记录，美国、肯尼亚、英国等多个国家都曾遭遇此类事件，这进一步表明生物恐怖威胁广泛存在，急需强大的生物监测和应对措施。
新冠病毒（SARS-CoV-2）的起源存在争议，有人怀疑它可能与生物战有关，但目前尚无确凿证据证实这一说法。新冠疫情期间发生的诸多事件，反映出全球在应对生物危机方面的准备情况。据报道，新冠疫情导致全球超 700 万人丧生。为保障生物安全、减缓病毒传播，全球采取了一系列措施，包括优化沟通机制、强化医护人员培训、建立新的地区疾病防控中心（CDC）、加快药物研发等。此外，生物武器还可能通过影响农业生产，间接危害一个国家的健康、繁荣与和谐。本文旨在探讨新冠疫情期间医疗系统暴露出的不足，各国为应对生物恐怖主义所采取的防御行动，以及提升全球生物恐怖主义安全的改进方向。
防御措施
防御措施会依据生物战中所使用生物武器的类型而有所不同。疾病预防控制中心（CDC）列出了 35 种潜在生物威胁病原体，并依据威胁程度将它们分为三类。通过这种分类方式，政府和公共卫生机构能够更有效地确定应急准备工作的重点，合理规划疫苗研发方向，制定更具针对性的应对策略。A 类病原体需要立即进行大规模干预；B 类病原体需要加强监测和遏制措施；C 类病原体则需要长期监测和研究投入。
药物和疫苗
新冠疫情期间，由于缺乏特效抗病毒药物，部分现有药物在紧急使用授权下被重新利用，如瑞德西韦（Remdesivir）和羟氯喹（Hydroxychloroquine）。然而，这些药物的临床效果有限，康复血浆疗法也效果不一，且存在潜在风险。于是，疫苗研发成为关注焦点。在完成新冠病毒基因测序后，人工智能驱动的策略加速了疫苗设计进程。Moderna 和辉瑞 - BioNTech 率先推出基于 mRNA 技术的疫苗，并迅速获得批准。到 2022 年，全球已有超 50 种疫苗获批。疫情彰显了人工智能在药物研发中的潜力，但同时也凸显了监管的重要性，以防止技术被滥用。
新型诊断技术的发展
新冠病毒的诊断主要依靠基因组测序、抗原 / 抗体检测或计算机断层扫描成像等方法，此外还有基于生物标志物的生物传感、干血斑检测和生物传感器等技术。基于逆转录聚合酶链反应（PCR）的定量检测因灵敏度高（约 95 - 100%）、特异性强、操作简便，被视为新冠诊断的金标准。抗原 - 抗体检测试剂盒则是常用的替代方法。研究人员不断开发新型 RT - PCR 技术，以提高检测的选择性并缩短检测时间。例如，王等人开发的新型一步单管巢式定量实时 PCR（OSN - qRT - PCR）检测方法，可针对新冠病毒的开放阅读框 1ab（ORF1ab）和 N 基因进行检测，灵敏度高达每反应 1 个拷贝。Chan 等人开发的三种实时 RT - PCR（rRT - PCR）检测方法，虽能检测新冠病毒的 RdRp / 解旋酶（Hel）、刺突（S）和 N 基因，但灵敏度欠佳。环介导等温扩增法（LAMP）特异性较高，Lamb 团队开发的 RT - LAMP 检测方法能在不到 30 分钟的时间内，检测出模拟样本中的新冠病毒。各地疾病预防控制中心（CDC）通常会设计 rRT - PCR 诊断试剂盒，以降低假阴性率。虽然 RT - PCR 检测灵敏度最高（约 83%），但抗原检测虽灵敏度较低（47%），却具有较高的特异性，更适用于识别具有潜在传播性的病例，而非检测所有感染情况。RT - PCR 能高精度检测低病毒载量，但需要实验室操作；抗原检测则速度更快、更便捷，适合检测高病毒载量的活跃感染病例。
早期诊断帮助资源丰富的国家及时隔离患者，有效阻止了病毒传播。但资源有限的国家在及时诊断方面面临诸多挑战。为解决这一问题，欧洲部分国家部署了移动实验室。这些移动实验室可快速部署，能在资源有限的地区开展工作，为政府诊断实验室提供临时支持，直至建立稳定的基础设施。它们配备了针对特定病原体进行基本诊断分析的设备。此外，生物战诊断试剂盒的可用性对防范生物威胁至关重要。新冠疫情期间，研发出了多种便携式诊断试剂盒和生物传感器，用于远程诊断感染患者。美国食品药品监督管理局（FDA）已批准多种非处方（OTC）新冠诊断测试，可供人们在家或其他地方自行检测，无需处方。同时，免疫电子显微镜、冷冻电镜和电子断层扫描等微观技术的进步，有助于更好地识别病毒，从而实现更准确的诊断，但在分析过程中需注意避免细胞结构与病毒颗粒混淆。
公共卫生政策
英国政府制定了针对高风险生物安全的战略，其应对新冠疫情的预案包含遏制、延缓、缓解等阶段，同时开展研究以深入了解疾病及其潜在后果，并解决诊断方法不完善、缺乏有效疗法等问题。然而，响应延迟和执行不一致导致疫情早期死亡率较高，暴露出这些计划实施过程中的挑战。
新西兰凭借严格的公共卫生措施、民众的高度配合以及对控制病例数量的持续努力，有效抑制了生物攻击的风险。其快速且严格的封锁政策，加上政府的清晰沟通，形成了高效的疫情遏制策略。相比之下，美国各州的应对方式差异较大，导致疫情应对效果参差不齐。美国曾启动 “曲速行动疫苗计划”（Operation Warp Speed Vaccine Initiative），旨在加速新冠疫苗、治疗药物和诊断方法的研发、生产和分发，目标是为全体美国人提供数百万剂有效疫苗。但疫苗接种犹豫、公共卫生措施政治化以及后勤保障难题，阻碍了疫苗的广泛接种，降低了该计划的整体成效。
《柳叶刀》曾发表报告，指出在使用羟氯喹治疗新冠方面存在诸多问题，强调选择药物时需基于充分数据，避免危害民众生命、浪费稀缺资源，同时也凸显了科学应超越政治、团队协作对减少重复工作和加速成果产出的重要性。羟氯喹推广过程中的管理不善，反映出信息误导以及卫生决策政治化的问题，进一步削弱了公众对公共卫生政策的信任。
新冠疫情期间，多数国家政府推出了许多接触追踪工具和应用程序，以更好地管控与感染者相关的风险，即便在隔离期后也能发挥作用。但这些应用程序存在侵犯数据隐私的风险。对东亚地区接触追踪应用程序的案例分析显示，此类技术虽有助于控制病毒传播，但数据安全和政府监控问题引发了民众担忧。未来，监管机构需解决隐私问题，让民众免受生物攻击和网络攻击的威胁。2020 年，各国实施严格的旅行政策，如部分边境关闭、对旅行者进行隔离检疫、筛查以及要求填写旅客表格等，还建议减少国内不必要的旅行。2021 年起，全球要求国际旅行需提供疫苗接种证明，并配备基本的个人防护装备（口罩、消毒剂）。澳大利亚严格关闭边境长达一年，欧洲则相对宽松。这些不同的措施体现了经济稳定与公共卫生保护之间的权衡，严格的政策虽能有效遏制病毒传播，但也会导致经济下滑和公众不满。
PPE 套装和生物安全柜
疫情初期，世界卫生组织（WHO）在为行业和机构提供新冠样本处理指南方面有所延迟，在此期间，实验室只能自行制定操作规范。6 个月后，WHO 发布了新冠样本处理指南，包含一系列通用建议和安全处理病毒诊断样本的最佳实践方法。进行新冠样本核酸扩增检测诊断时，需使用生物安全三级柜（BSC Class III）。许多低收入和中等收入国家在生物安全柜的配备上存在困难。英国智库查塔姆研究所（Chatham House）推出了 “可持续实验室倡议预先评估工具”，帮助实验室管理人员合理分配资金和设备，促进资助伙伴与受援国之间的沟通，以便在资源有限的环境中有效建立或改造实验室。
个人防护装备（PPE）短缺也是一个安全隐患。PPE 能在皮肤、口腔、鼻子、眼睛（黏膜）与细菌、病毒等传染性物质之间形成屏障。泰国研究人员发现，新冠疫情期间 PPE 的使用量显著增加（约 16%）。口罩主要由聚丙烯、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二酯等材料制成。疫情期间，PPE 的组成变得更加坚固和专业化，N95 口罩因其对空气传播颗粒的防护效果突出，在许多场景中取代了普通外科口罩。不过，这些口罩本身没有抗菌功能。研究人员尝试使用碳纳米管、氧化石墨烯及其衍生物、六方氮化硼等纳米材料作为抗菌或自消毒剂，这些材料被认为有助于防止新冠病毒的交叉感染。
大量使用 PPE 虽有效遏制了新冠病毒传播，但也带来了严重的环境问题。一次性 PPE，尤其是一次性口罩和手套的生产，产生了大量塑料垃圾，造成土地污染和水污染。科学家指出，不当处理 PPE 会导致微塑料污染，对动植物和人类健康产生负面影响。为解决这些问题，科学家开发了可生物降解的材料，并制定了回收程序，以降低疫情医疗垃圾对环境的长期影响。
疾病控制中心（CDC）的强化
疾病预防控制中心（CDC）为保障公众健康开展了多项工作，涵盖多个部门：
- 疫苗工作组：负责监督新冠疫苗的推广，包括分发、接种和公众教育。其新冠疫苗实施计划（CoVIP）为低收入和中等收入国家的新冠免疫工作提供支持，CDC 为此投入 2280 万美元，助力 35 个国家开展疫苗接种。
- 预测与疫情分析中心（CFA）：旨在提升 CDC 预测和模拟疫情的能力，并提供实时数据，为公共卫生决策提供依据。CDC 的全球健康中心（CGH）加强了全球合作与倡议，以强化国际卫生系统，改善全球疾病监测。
- 环境卫生中心（CEH）：专注于研究影响公共卫生的环境因素，尤其是疫情期间加剧的环境问题。
- 数据科学与技术中心：得到强化，以更好地支持数据的应用。
新冠疫情后，美国疾病预防控制中心（CDC）于 2024 年在日本东京开设了亚太地区区域办公室，旨在加强全球卫生安全联系。新区域办公室的工作重点包括：通过加强与东亚和太平洋地区的合作与伙伴关系，提升 CDC 的基本全球卫生安全能力；增强对公共卫生威胁的识别和快速反应能力；促进 CDC 与该地区的信息和专业知识共享。新区域办公室有望通过与伙伴国家的合作，加强威胁检测、实验室网络建设和区域应对能力，同时强化知识交流和人才培养，提升全球卫生安全水平。然而，政治和官僚主义障碍可能会阻碍决策过程和国际合作，不同国家医疗基础设施和资源的差异也会限制全球卫生倡议的成效，这就需要持续的投资和灵活的政策来实现平衡发展。此外，各国监管环境和地缘政治优先事项的差异，可能导致数据透明度和合作方面的问题，影响未来医疗紧急情况下的动态合作。
社会经济因素
新冠疫情期间，为防控疫情实施了诸多限制措施，从社交距离到隔离检疫，这些措施在减少病毒传播的同时，也给社会经济带来了巨大压力。许多人面临失业、社交受限、错过重要活动等问题。而且，人们花了数月时间才适应在限制条件下工作。研究发现，社会经济地位较低地区的人群，死于新冠的风险相对更高。
研究表明，贫困、失业和经济不稳定等问题加剧了疫情带来的健康危机。贫困社区在获取医疗服务、营养食品和安全住房方面面临更多困难，对居民的身心健康产生了不利影响。奥地利的一项研究显示，面临贫困威胁的人群，压力、焦虑和抑郁水平更高，同时由于数字技术获取渠道有限，影响了他们的教育和工作相关活动。经济条件较差的儿童因数字鸿沟，在教育发展和社会福利方面也面临严重挑战。
疫情后，在社会经济因素方面的应对准备有所改善。技术的发展通过虚拟会议、在线工作、视频会议等方式，一定程度上缓解了疫情对社交和工作的影响，使人们在职业和个人层面保持联系，为应对未来疫情冲击提供了一定缓冲。但也有报告指出，新冠疫情加剧了数字鸿沟，扩大了社会不平等。尽管数字连接有所进步，但许多贫困人口因成本高昂和基础设施不足，难以获取基本的在线资源。旨在缩小差距的公共资助计划，常因官僚障碍和数字素养问题，无法惠及最弱势群体。这表明，未来需采取结构性干预措施，确保在危机中人们能公平获得医疗、就业和教育资源。
生物安全培训和沟通
荷兰国家公共卫生与环境研究所（RIVM）在格鲁吉亚主办了 “生物安全 / 生物安保混合培训培训师计划”，该计划由荷兰外交部和 “化学、生物、辐射和核”（CBRN）卓越中心项目共同资助。培训课程涵盖基础实验室生物安全、生物风险评估、两用性问题等内容，采用混合教学模式，先进行互动式在线课程，旅行限制解除后再进行面对面培训，课程提供格鲁吉亚语和英语两种语言版本。荷兰生物安全办公室开发的工具包，包括 “生物安全自我扫描工具包”、宣传明信片、10 条黄金安全规则以及教育影片等，有助于提高人们对生物安全的认识。此外，由于缺乏明确的两用性风险评估指南，该办公室还开发了 “两用性快速扫描” 工具。
评估此类培训计划和工具的有效性至关重要。一项对非洲综合实验室培训中心（ACILT）2008 - 2014 年提供的实验室生物安全和基础设施课程的评估显示，参与者在生物安全实践方面有显著改善。课程结束后，报告采用新安全实践的比例从课前的 50% 提升至 84%，安全政策和安全计划等方面的认可度也大幅提高。安全委员会的组建、资源分配和设施安全政策的制定是取得这些进步的主要因素，但资金不足和管理执行不力等问题，阻碍了标准在各个领域的全面实施。这表明，未来的生物安全培训计划需要纳入反馈机制和培训后评估，以提高长期效率。
生物安全中心（Biosecurity Central）是一个公开的在线图书馆，旨在帮助用户查找可靠且相关的生物安全信息资源，通过广泛传播和交流知识，促进生物安全和生物安保。物联网（IoT）中的综合生物战框架，可提供全面的决策支持系统，用于应对生物战中的监测疫情、识别源头、预测传播、制定应对策略、通知相关部门等问题。现有的一些物联网平台，如基于生成对抗网络（GAN）的半监督学习方法，虽主要针对其他健康状况，但也有助于减轻生物战的影响。2023 年，Esmaeili 开发了一种用于监测士兵的体域网传感模型，该模型具有轻量化、低能耗的优点，有助于防范生物战。
用于环境检测的生物物理检测系统
生物剂检测系统用于区分样本或环境中的危险和无害生物物质，在可能的生物攻击发生后，能帮助相关人员进行初步风险评估。该系统由多个独立组件组成，可根据不同用途组合成一个完整系统。在样本采集方面，使用了多种采样器，如虚拟撞击器、活粒子尺寸采样器和旋风采样器等；在检测和识别方面，采用了基于粒子尺寸、荧光等多种原理的检测器，基于 PCR 技术的生物检测器也常用于各类生物剂的检测。
Song 等人开发了一种基于光纤、微球的高密度阵列，包含 18 种特异性探针微传感器，可识别布鲁氏菌、肉毒杆菌、炭疽杆菌、鼠疫耶尔森菌、土拉弗朗西斯菌和痘苗病毒等生物战剂，该微传感器基于 PCR 技术。Saito 等人开发了一种便携式快速生物检测系统，能在 15 分钟内从环境空气中检测化学和生物战剂。Versalogic SBC 电源系统和快速生物气溶胶探测器（RAAD）等商业技术，可快速识别环境空气中的有毒病原体。RAAD 基于近红外和荧光检测技术，收集数据并预测粒子组成是否构成潜在威胁。
生物综合检测系统（BIDS）已投入使用多年，可对大面积区域进行生物战剂检测和识别。基于微芯片的技术也在不断发展，有望用于快速识别炭疽杆菌等生物战剂的遗传物质，但这些微芯片系统在实际场景中的部署仍在评估中。
结论
生物战相关问题一直是全球关注的重大焦点。新冠疫情为各国提供了宝贵的经验教训，凸显
