生物武器、生物恐怖主义和疫苗

Biological Weapons, Bioterrorism, and Vaccines

最后更新于 2022 年 4 月 19 日

恐怖分子或国家力量的生物袭击似乎更像是动作片中的情节元素,而不是现实的威胁。事实上,这种攻击的可能性可能非常渺茫。然而,过去曾发生过生物攻击,最近一次发生在2001年。因此,一些美国政府机构参与了对潜在生物攻击的应对计划。

生物武器威胁可能包括攻击者蓄意释放导致一种或多种各种疾病的病原体。公共卫生当局已经建立了一个系统,根据生物制剂对国家安全的风险对生物制剂进行优先排序。A类病原体是重中之重,这些病原体对国家安全构成威胁,因为它们可以在人与人之间传播,导致高死亡率,和/或极有可能造成社会混乱。这些是炭疽、肉毒杆菌中毒(通过肉毒杆菌毒素,这种毒素不能在人与人之间传播)、鼠疫、天花、土拉菌病以及一系列引起出血热的病毒,如埃博拉病毒、马尔堡病毒、拉萨病毒和马丘波病毒。这些病原体存在于自然界中(天花除外,天花已在野外根除),但它们可以纵以使其更加危险。

B类病原体中等容易传播,死亡率低。这些病原体包括布鲁氏菌病、腺体病、Q 热、蓖麻毒素、斑疹伤寒和其他病原体。C类病原体包括新出现的疾病病原体,这些病原体可以被设计用于将来大规模传播,例如尼帕病毒。(这可能的威胁指数来自 CDC 列出了所有 A、B 和 C 类代理。请注意,化学武器,例如涉及氯气等非生物物质的武器,不包括在内。

在生物武器紧急情况下,有效的疫苗可能会保护生命并限制疾病传播。目前,针对炭疽和天花等少数威胁的疫苗已获得许可,并且正在研究开发和生产针对土拉菌病、埃博拉病毒和马尔堡病毒等其他威胁的疫苗。然而,许多生物武器疾病威胁缺乏相应的疫苗,对于那些有疫苗的人来说,在紧急情况下成功使用疫苗存在重大挑战。

什么是生物恐怖威胁?

2001年《示范国家紧急卫生权力法》草案是一份旨在指导立法机构起草有关突发公共卫生事件的法律的文件,该草案将生物恐怖主义定义为“故意使用任何微生物、病毒、传染性物质或生物制品,这些微生物可能因生物技术而工程化,或任何此类微生物的任何天然存在或生物工程成分, 病毒、传染性物质或生物制品,导致人类、动物、植物或其他生物体死亡、疾病或其他生物功能障碍,以影响政府行为或恐吓或胁迫平民。生物战和生物恐怖主义经常互换使用,但生物恐怖主义通常是指由一个次国家实体而不是一个国家实施的行为。

生物攻击发生的可能性有多大?

专家对生物攻击的合理性意见不一。美国国家情报总监办公室和国家情报委员会在2008年表示,生物恐怖主义比核恐怖主义更有可能发生。同年,美国国家情报总监迈克·麦康奈尔(Mike McConnell)透露,在所有大规模杀伤性武器中,生物武器是他个人最担心的问题(McConnell,2008)。其他国防专家和科学家坚持认为,鉴于生物制剂的培养、武器化和部署面临巨大挑战,任何攻击,尤其是大规模攻击的可能性都很小。例如,在保持病原体毒力的同时,将病原体雾化并准确、广泛地分散其技术困难是巨大的。无论如何,大多数生物安全专家都承认,不应忽视攻击的可能性。此外,生物攻击的准备工作可能有利于应对其他类型的突发公共卫生事件。

生物武器的历史

生物武器不仅仅是21世纪的问题:数百年来,人类在冲突中使用传染性病原体已有数百年的历史。以下是一些示例。

  • 1336 年,蒙古袭击者试图感染被围困的城市居民,在现在的乌克兰使用弹射器将腺鼠疫受害者的尸体扔到卡法的城墙上。
  • 突尼斯军队在 1785 年围攻拉卡勒时使用受瘟疫污染的衣服作为武器。
  • 1763 年,英国军官在皮特堡(今宾夕法尼亚州匹兹堡)附近的庞蒂亚克叛乱期间讨论了故意将天花传播给美洲原住民的计划。目前尚不清楚他们是否执行了这些计划。但是,无论其来源如何,天花在叛乱期间和之后在该地区的美洲原住民中传播。
  • 日本人在 1930 年代末和 1940 年代的中日战争期间使用鼠疫作为生物武器。他们用感染鼠疫的跳蚤装满炸弹,然后把它们从飞机上扔到两个中国城市。他们还在其他袭击中使用霍乱和志贺氏菌作为武器。估计有580,000名中国人死于日本的生物武器计划(Martin et al., 2007)。

美国军方在20世纪开发了生物武器并研究了它们的影响。1949 年至 1969 年,美国陆军的生物战实验室设在马里兰州德特里克营(后来的堡垒)。该计划生产了几种生物制剂并将其武器化,包括炭疽和肉毒杆菌毒素,尽管这些生物武器从未在冲突中使用过。理查德·尼克松总统于1969年结束了生物武器计划,美国的生物武器被销毁。从那时起,美国对生物武器的研究一直集中在防御措施上,如免疫和反应。

1975年,《生物和毒素武器公约》(《生物和毒素武器公约》)生效。包括美国在内的100多个国家已经批准了这项旨在结束生物武器开发和生产的国际条约。尽管达成了协议,但来自边缘团体、恐怖分子和不承诺或不遵守该公约的国家的生物武器威胁继续让公共卫生当局感到担忧。

众所周知,前苏联在签署《生物和毒素武器公约》很久之后,就在其生物武器计划中生产了大量的天花病毒和许多其他疾病制剂。在 1970 年代,它储存了数吨天花病毒,并至少在 1990 年之前保持了生产能力。苏联还赞助了炭疽武器计划;1979年,一个军事研究机构意外释放了少量武器炭疽,导致至少70人死亡。苏联声称它在 1980 年代后期销毁了其生物武器库存并拆除了生物武器计划,但大多数专家怀疑所有库存、设备和记录都被销毁了。他们认为,生物材料或知识的非法转让可能已经发生。因此,虽然只有两个已知的天花病毒来源存在,都在世界卫生组织的参考实验室中,但许多人怀疑其他群体——无论是国家还是地方——可能拥有数量未知的天花病毒,以及苏联生物武器计划的其他残余。

同样,伊拉克在1990年代向联合国视察员承认,它生产了数千吨浓缩肉毒杆菌毒素,并研制了炸弹来部署大量肉毒杆菌毒素和炭疽。尽管伊拉克政府在第一次伊拉克战争后放弃了其生物武器计划,但他们开发的大量传染性物质的状况和下落尚不清楚。

生物安全专家目前关注的其他团体包括基地组织,该组织在阿富汗进行了大规模的生物武器活动。当美国在2001年轰炸其设施和训练营时,它被摧毁了。“基地”组织今天的计划可能要小得多,因为它的大部分物质和智力资本被摧毁了。大多数专家认为,“基地”组织目前试图重建这些武器的重点是化学武器,而不是生物武器。在国家层面,2007年美国军方对生物威胁的评估包括以下生物武器计划的概述:“根据美国国务院2005年的一份非机密报告,涉嫌违反《生物武器公约》继续进行进攻性生物战计划的国家包括中国、伊朗、朝鲜、俄罗斯、叙利亚,可能还有古巴”(Martin et al., 2007).

当代美国的攻击

1984 年,印度大师 Bhagwan Shree Rajneesh 的俄勒冈州追随者发动了一次袭击,导致近 800 人患伤寒。邪教成员在试图污染当地供水失败后,将细菌引入沙拉吧和其他餐馆的食物容器中。他们希望通过阻止居民投票来影响地方选举结果。虽然有43人住院,但没有人死亡,肇事者被起诉。

2001年9月11日基地组织袭击世界贸易中心和五角大楼之后,美国最近发生了一次生物袭击。一名身份不明的演员向两名美国参议员和几家媒体邮寄了一种含有传染性炭疽孢子的粉末。五人在接触信件中的材料后死于炭疽,17人生病。医务人员向1,727名可能接触过炭疽的人提供了炭疽疫苗作为暴露后预防(PEP),这些人也在服用抗生素来对抗炭疽。在这些人中,有199人同意接种疫苗并接种了所有剂量。

执法调查人员得出的结论是,一名在德特里克堡军事实验室工作的美国生物防御研究人员实施了袭击。研究人员布鲁斯·艾文斯(Bruce Ivins)于2008年在调查期间自杀。然而,艾文斯从未被正式指控犯罪,也没有直接证据将他与袭击联系起来。关于他动机的猜测集中在艾文斯为维持国家对他所研究的炭疽疫苗的兴趣而进行的投资,以及他明显的精神不稳定。事实上,有人可能会争辩说,如果这些袭击的动机不是企图影响政府行为或恐吓平民,那么这些袭击应被视为生物犯罪而不是生物恐怖事件。

生物攻击的准备

2001年,在“9·11”恐怖袭击之前,美国的一些机构和学术团体进行了一次代号为“黑暗冬天”的模拟生物攻击,其中以天花病毒为武器。根据当时可用的天花疫苗储备,假设大约有1200万剂天花疫苗,“表明公共卫生系统存在严重弱点,可能妨碍对生物恐怖主义或严重的自然发生的传染病作出有效反应”(“生物恐怖主义的潜在病原体概述”,南伊利诺伊大学医学院)。

演习中暴露出的一个关键弱点是疫苗短缺;至少在天花的情况下,这个问题已经得到解决,在美国疫苗储备中增加了数亿剂天花疫苗。暴露出的其他困难包括联邦和州在管理资源方面的优先事项之间的冲突,处理大规模伤亡的医疗基础设施短缺,以及美国公民与领导人信任和合作的迫切需要。在9/11事件后的袭击中,那些暴露于炭疽的人的反应说明了后一个问题所蕴含的挑战:2008年发表的一项研究表明,许多暴露者对服用炭疽疫苗保持沉默反映了他们对疫苗副作用的恐惧和对医务人员的不信任(Quinn,2008)。在任何大规模的生物恐怖事件中,这种不信任可能是有效遏制传染性病原体的主要障碍。

当局希望灾难规划和针对生物攻击的有效医疗对策既能将此类攻击的影响降至最低,又能对那些可能考虑此类攻击的人起到威慑作用。如果袭击可以很容易地得到遏制和解决,那么恐怖分子或不友好的国家可能就没有那么积极地发动袭击。

参与生物武器反应的机构

美国联邦、州和地方机构都参与了突发公共卫生事件的准备和响应。美国国会为疾病控制与预防中心(Centers for Disease Control and Prevention)的公共卫生准备和响应办公室(Office of Public Health Preparedness and Response, PHPR)提供资金,以建立和加强国家对自然、意外或故意事件引起的突发公共卫生事件的准备。部分资金用于支持国家战略储备,该储备管理可能在国家紧急情况下部署的疫苗、药品和医疗用品的储存。(有关SNS的更多信息,请参见下文。

美国卫生与公众服务部 (HHS) 设有多个参与公共卫生应急响应的办公室。负责准备和响应的助理国务卿办公室 (ASPR) 是在卡特里娜飓风之后成立的,负责领导预防、准备和应对突发公共卫生事件和灾害对健康的不利影响。ASPR进行研究并建立联邦紧急医疗运营能力。在ASPR内部,生物医学高级研究与发展局(BARDA)负责开发和购买公共卫生医疗紧急情况所需的疫苗、药物、疗法和诊断工具。

美国国土安全部(U.S. Department of Homeland Security)包括几个应对生物武器威胁的小组。美国国家生物防御分析与对策中心(NBACC)研究了生物威胁所构成风险的科学依据。NBACC的国家生物威胁表征中心(NBTCC)对当前和未来的生物威胁进行研究和实验,评估脆弱性并进行风险评估,并确定潜在影响,以指导探测器、药物、疫苗和去污技术等对策的发展。其他办公室负责在生物武器袭击发生后作出反应和分析,以帮助调查人员查明肇事者并确定袭击的来源和方法。

州和地方卫生部门以及公立和私立医院以及地方执法机构也将参与应对生物武器突发公共卫生事件。它们的作用在国家应对计划中作了概述,并由各组织的具体计划详细阐述。

美国食品和药物管理局的作用

美国食品和药物管理局(FDA)控制着疫苗、治疗、诊断测试和其他应对生物威胁的工具的许可途径。疫苗许可的监管要求很复杂,适用于安全性、免疫原性和有效性测试以及许可后监测的多步骤过程。(见文章疫苗开发、测试和监管阅读有关此非紧急审批流程的信息。在获得许可之前,典型的疫苗可能处于开发和临床试验阶段 10 到 20 年。

在需要快速新疫苗的情况下,FDA已经开发了快速的替代许可途径。一种选择是加速批准路径,该路径可能适用于危及生命的疾病,使用未经许可的疫苗,该疫苗比现有选择具有有意义的治疗益处。其次,在其他更严重的威胁中,可以援引所谓的动物规则——如果对疫苗或治疗方法的研究需要将人类暴露在有毒威胁之下,那么动物研究,而不是以前对人类进行的研究,可能足以获得批准。迄今为止,这两种快速途径尚未被用于疫苗。有关更多信息,请访问FDA的关键路径计划。

美国紧急使用授权 (EUA) 是平民和军人应对大流行和生物武器的一种选择。在卫生与公众服务部部长宣布紧急状态后,该计划允许使用未经批准的医疗产品(或已批准但不适用于当前情况的特定用途的产品),这是针对相关威胁的最佳可用治疗或预防。在2009年甲型H1N1流感大流行期间,为抗病毒治疗、呼吸器和PCR诊断测试颁发了EUA。

为应对生物武器威胁而发放疫苗许可证的一个挑战是自然界中缺乏其中一些病原体。当不可能自然暴露于病原体(如天花和其他威胁)以及人类挑战研究不可行时,疫苗效力更难确定。在这些情况下,FDA接受动物试验以证明其疗效。

2011年秋天,全国辩论的重点是紧急使用生物武器疫苗。2011 年 2 月进行了代号为 Dark Zephyr 的模拟炭疽攻击,并引发了关于使用炭疽疫苗进行儿童暴露后预防的问题。研究人员从未测试过炭疽疫苗在儿童中的安全性和有效性,尽管它已经在成人中进行了广泛的研究,并提供给了数百万美国军人。在Dark Zephyr之后考虑了这个问题后,HHS的联邦咨询小组国家生物防御科学委员会决定,在儿童身上测试疫苗在道德上是合理的,因为它将提供对任何儿童的健康和福祉重要的信息袭击。批评者对这种想法提出异议,称炭疽袭击的可能性太小,无法证明将儿童暴露于任何风险是合理的。HHS尚未确定进一步研究儿童炭疽疫苗的时间表。

同时,如果发生涉及炭疽的生物武器事件,成年人将获得三剂疫苗和口服抗生素,作为紧急使用授权下的暴露后预防(PEP),因为该疫苗目前尚未获得用于PEP或用于三剂方案的许可。根据 FDA 批准的研究性新药方案 (IND),儿童可能会接种疫苗。在IND方案下在儿童中使用炭疽疫苗并不理想,因为它更适合临床试验或单个患者的紧急情况。

疫苗对生物武器威胁的反应

在有或可能获得疫苗的大规模紧急情况下,大量疫苗供应是必要的,而且需要迅速。目前,美国国家战略储备(SNS)有足够的天花疫苗,以便在发生生物武器袭击时为该国的每个人接种疫苗。该储备还储存了数百万剂炭疽疫苗、其他疫苗、抗病毒药物和其他医疗用品。疫苗的快速部署对于其成功预防疾病至关重要。对于某些疾病,暴露后接种疫苗可能对预防疾病没有影响,而对于其他疾病,必须在暴露后非常迅速地接种疫苗才能预防工作。就天花而言,在接触病毒后四天内给予 PEP 可能有效。计划规定,天花疫苗将从袭击的第一天开始运送,并将在袭击发生后的五到六天内根据需要继续从库存运往该国其他地区。

生物安全专家建议,使用被动免疫剂可以在应对某些生物武器攻击方面发挥作用。(被动免疫是从免疫供体中获取的抗体引入非免疫个体。“借来的”抗体对某些疾病提供短期保护。请参阅我们的文章被动免疫了解更多信息。使用抗体而不是疫苗来应对生物恐怖事件的优势在于,抗体可以提供即时保护,而疫苗产生的保护性反应不是即时的,在某些情况下,可能取决于稍后给予的加强剂量。

这种被动免疫的潜在应用的候选者包括肉毒杆菌毒素、土拉菌病、炭疽和鼠疫。对于这些目标中的大多数,只进行了动物研究,因此在潜在的生物武器事件中的被动免疫仍处于实验阶段。

结论

恐怖分子或不友好国家的生物袭击的可能性很小,需要制定公共卫生应急响应计划。一些多机构模拟暴露了旨在应对生物紧急情况的系统的弱点。这些演习有助于将规划工作的重点放在制定应急计划的必要性上,以应对大型生物武器事件可能使医疗能力不堪重负,造成广泛的疾病和死亡,并导致经济和社会混乱。在生物武器事件中成功部署疫苗、抗体和其他药物将取决于许多因素,例如袭击可能伤害多少人、紧急情况下运输系统的稳定性、可行疫苗和药物的可用性,以及公共卫生系统与公众沟通并将疫苗和药物送到需要的人手中的能力。

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