生物武器及其防护

作用特点（续1）
• • • • 2.时间长 3.传染性 4.专一性 5.渗透性 6突然性 7.难防性 8.灵活性 9.发展性
作用特点（续2）
• 10.生产容易成本低廉 • 每平方公里杀伤费用 • 常：2,000美金 • 核：800 • 化：600 • 生：1
生物武器发展的潜在威胁
• • • • • 生物新技术和人类基因组计划： 改构战剂 发现新战剂 重组新战剂 （1）存活力 （2）感染力（3）抗元性 （4）人种特异性。
媒介和方法
• 气溶胶 • 昆虫 • 动物 • 污染物 • 其他
攻击的对象
• • • • • • 战略要地港口交通枢纽 战术中直接杀伤 污染食物水源 指挥部门 恐怖活动 后方
气溶胶攻击是怎么回事？
• • • • 气溶胶（Aerosol) 生物气溶胶（Bio-aerosol) 气溶胶攻击的特点 （1）面广 （2）隐蔽 （3）暴发 （4）敏 感 （5）难预防（6）难治 （7）影响因 素多
炭疽杆菌作为战剂史例
• • • • 二战末美国能生产50万4磅重的炭疽炸弹 40年代英国500万个炭疽小饼 1942英国格林纳岛试验，羊全死 抗美援朝 2个城市使用
炭疽作为生物战剂史例
• 美国 ,1944 年研制了 5 ， 000 枚炭疽炸弹 . 这是集 束炸弹 ,277 公斤重 ,装有 106 个小炸弹 , 每个小炸 弹装有 340 克炭疽菌液 . 飞机在 10,700 米高空投 放,小炸弹分布面积达220,800平方米. • 美国的生物武器计划在朝鲜战争期间（ 19501953 ）得以快速发展 . 当时 , 美国每月能生产 50 万个4磅重的炭疽炸弹或25万个肉毒毒素炸弹.
对防护的影响
• 对于生物剂来说，我们可以在生物剂遗传信息 库中找出其共有的弱点，如作用的靶标，开发 出具有广谱抗生物战剂的药剂和方法来对付生 物剂；而对于人类说，可以根据人类庞大的遗 传信息分析自己人种的独特基因结构，找出容 易受攻击的弱点，提出针对性的基因保护方案， 同时也可以从获得的基因组数据中得到遗传学 和免疫学方面的大量信息，从各个方面来提高 人类自身的综合防护水平。
从免疫学方面提高人类自身的 防护水平
• 人类基因组研究成果可望用于生物剂的免疫防 护。一方面来自人类基因组的信息可以使人们 在分子水平了解自身的基因结构，从分子水平 来阐述和提高人类的免疫机制；另一方面，由 模式生物和生物战剂基因组的信息也有助于更 深入了解生物剂与人类免疫系统作用的方式和 机制，从而可能找出更有效的免疫防护方案。
基因武器（3）
• • • • • • • 存在形式 一段直接使用的DNA分子 DNA+保护剂 （1）甲基化（2）包囊化（3）导向化 DNA+载体 DNA+载体＋微生物＝遗传改造微生物 DNA+载体＋动植物＝转基因动植物
生物学技术对防生的影响
• 对生物战剂确证的影响：
• 近年来分子生物学方法已成为寻找人类疾病新病原微 生物的有力工具，一些不能以常规方法分离培养的致 病因子因此得以检定。这些分子生物学技术包括一些 常规分子生物学技术，如聚合酶链反应、 DNA 分子克 隆测序和核酸杂交等；以及近几年来涌现的较新颖的 技术，如消减杂交技术、代表性差 和随机肽库技术等，这些分子生物学技术 在一些病原的寻找和发现中发挥了重要的作用。相信 这些技术会同样对生物战剂的确证有重要的指导意义。
现代生物技术对生物武器影响 • 对进攻性生物战计划的影响 • 对生物战剂确证的影响 • 对生物战防护的影响 • 对生物战剂疾病治疗的影响
对攻击性的影响（1）
• 生产攻击性更强的生物战剂 • 人类基因组计划的成果和技术对生物剂的改造 和促进主要表现在以下几个方面：生物剂抗原 性改变、生物剂抗药性增强、生物剂侵袭力增 加、生物剂抵抗力增加、生物剂及毒素大量生 产工艺的提高改进和多元毒素武器的产生等， 这样的改造和提高使得新一代的生物剂的侦检、 免疫预防、消毒和治疗等方面具有极大困难。 •
对进攻性的影响（2）
• 在1997年的英国医学会年会报告中，一 位英国医生预言十年之内可能会制造出 “基因武器”。该报告还特别指出以日 新月异的生物技术为支撑，未来几年内 可能会造出针对某一特定种族和人群的 生物武器。对特定种族人群进行攻击。
基 因 武 器（1）
• “1987年由美国人约瑟夫道格拉斯编写的《美 国的脆弱》一书中提及“基因战争”的说法， 他说道，“…基因战争的时代已经到来，这可 能是比广岛更具有戏剧性的一个分水岭。”陈 宁庆教授于1991年指出，“由于分子生物学和 遗传工程技术的飞速发展，利用基因重组技术 获得具有新特性的致病微生物的可能性不久将 变为现实。…这样使生物武器进入了一个新阶 段，即'基因武器'阶段。”（陈宁庆，1991）
新型广谱抗工程菌药物
• 确立了一个策略，来研究所有细菌中具 有共性的 RNA 序列，但在人和动物中没 有此序列。如果在细菌中确实存在这种 “标记性”结构，那么针对这种结构的 药物就能杀死几乎所有的细菌。
分析己方独特的基因结构
找出容易受攻击的弱点，分析出特定种族 易受攻击的靶标即弱点，然后利用基因 修饰和基因治疗中的各项技术，提出针 对性的基因保护方案。
干细胞连续自动疫苗免疫
• 国外正准备实施干细胞连续自动疫苗免 疫： 1）是由人类间质干细胞(hMSCs)作为抗原 递送的生物平台来连续释放疫苗。研究 者们已经得到了遗传工程hMSC。 2）计划集中研究hMSC产生的防御系统， 这套防御体制可以检测身体内的有机战 剂并使之失活。
超级免疫反应
• 任务 1. 鉴定引起广谱抗病毒防御活性的可溶性 因子，对它进行体外投递或体内诱导； 2. 对于暴露宿主产生出能够有效杀灭感 染细胞的免疫效应细胞； 3. 在造血干细胞中增殖以产生广谱、长 期的免疫力。
多种疫苗同时免疫
• 目标是： 1) 高效疫苗：以驱动免疫反应 的树突状细胞为靶子建立方法来获得潜 力巨大、快速反应的疫苗。2) 诱导疫苗： 目标是免疫后的第二天服用一粒药丸就 可达到加强免疫的目的，3) 一日疫苗： 定位技术可以对一种病原进行快速免疫 －甚至在一天内就可做到。4) 高产率多 重疫苗：复合疫苗可以同时抵抗多种病 原。
• 生物污染 • 生物安全 • 生物安全柜 • 生物安全实验室 • 生物安柜
检 准备 检验 抽检 标本 监检
早发
快速
消 准备 消杀 封锁 常规 常规
防 注射 物理 免疫 隔离 监测 治 准备 准备 预治 治疗 隔治 要 备战 报警 控制 控制 控制 点
防源
防蔓 安全 减伤
气溶胶的物理防护
• 避免接触 • 避免产生 • 负压操作 • 物理防护—屏障 • 安全实验室二即屏障
生 物 安 全措施
建立普遍防护意识
• 卫生保健(Health-care)公共安全(Publicsafety)中，人员感染的预防原则是： • 普遍防御(Universal precautions) • （1）医护 （2）实验室 （3）动物
综合防御措施
防 御
生 物 战 分 期 战前 投放 潜伏 发病 流行
要点
侦 情报 取样 监督 临床 控制
炭疽的安全防护
炭疽 (40例)是多种途径感染的人畜共患病。 自然动物和实验感染动物是其工作人员 潜在危险的来源，可在感染动物的血液、 脑脊液、胸膜液、唾液和伤口分泌物中 查出病原体。建议∶临床和染菌样品的 诊断，用2级生物安全水平的防护设备和 操作；生产达到一定量和浓度的培养物 时容易产生气溶胶，应在3级生物安全条 件下工作。
炭疽作为生物战剂史例
• 1979年4月前苏联的斯维德洛夫斯克生物 武器生产基地发生了炭疽芽胞 气溶胶 逸 出扩散的事故 , 造成了下风向上千人的吸 入感染死亡 .1991 年，伊拉克大规模战争 时，多国部队官员似乎对可能受到的生 物战打击而倍感忧虑 , 四处购买炭疽疫苗。 美国炭疽袭击事件充分说明了当今世界 并不太平,生物战威胁依然存在.世界人民 不能不防.
抗击病原体普遍方法（续1）
• 细菌毒力的共同战略机制 • 细菌病原体可以在不同的宿主体内引起不同类 型的疾病。但是，许多毫不相干的细菌在释放 抗宿主因子从而引起人、动物或植物感染时却 使用了相同的分子战略(机制)。病原体结合到 宿主细胞表面引发细菌胞浆内毒素或抗宿主因 子“注入”到真核细胞中。因为这个系统是处 于强烈反馈控制体系中的，所以任何药物如果 能干扰这个分泌系统，就会具有击败这些病原 体的潜力。
什么是气溶胶
连 续 相 气态 分散相 气态 混合气 液态 固态
气溶胶（雾）气溶胶（尘）
液态
固态
泡沫
海绵
乳胶
水晶凝胶
悬液
合金
生物战剂的种类
• 细菌：炭、鼠、土、布、霍 病毒：黄、天、委、李… • 真菌：酷、夹、稻、小… • 毒素：肉、葡、蛇、…
生物武器的特点
• 1.面积效应（area effect) • 核（百万吨级）300Km2 • 化（15吨神经毒）60Km2 • 生（10吨）100,000Km2
基因武器（2）
• 遗传工程生物武器(biological weapons of genetic engineering)的简称。基因武器： 利用生物技术(遗传工程、重组DNA或其 它分子生物学技术)，在分子或基因水平 上对敌方人员或动植物直接造成危害的， 或通过调控、构建和改造微生物及其毒 素而形成的一种新的生物武器。
生物武器及其防护
一种大规模杀伤的特种武器
从美国受炭疽袭击谈起
• • • • • 小小信封何以呈凶？ 炭疽杆菌的抗性 炭疽杆菌的感染性 炭疽杆菌气溶胶感染 炭疽杆菌是生物战剂之王

炭疽杆菌的感染史例
• • • • • 1607-中欧60,000人丧生 1870-1880俄国损失9,000万金卢布 1957-美国吸入炭疽 1970-1972甘肃3例吸入炭疽 1956河北涿鹿县35例吸入炭疽
新型广谱工程菌药物（续2）
• 研究者们正在开发新技术来达到这个目标：1) 分析几百种细菌的RNA，来发现共同的关键性 结构； 2) 这些结构的预测和实验推断； 3) 根据 构型运用重建方法来建立模拟的分子结构；4) 根据虚拟分子结构模板合成几千个分子；5) 开 发能够与RNA靶子紧密、专一结合的新技术； 6) 确定哪些分子能够有效杀灭细菌而不影响人 类细胞；7) 用病原体在动物感染模型中评估最 有效的抗细菌分子。
什么是生物武器？
• 生物武器（Bio-weapon):装有生物战剂的 释放装置 • 生物战剂（Bio-agent):致病微生物及其毒 素和其他生物毒素 • 生物战（Bio-warfare)
生物武器的攻击方式 • 运载方法 • 释放方法 • 攻击的对象
运载方法
• 导弹 • 飞机 •炮 • 舰艇 • 个人