生物安全防控,需御“敌”于国门之外
时间: 2020-06-11 来源:《千人》杂志
提要:生物安全是特指对生态系统和人类健康有潜在威胁的“生物体”而言的,这些“生物体”的一大类主要指感染性微生物,包括各种病毒、细菌、真菌、支原体、衣原体及寄生虫等;另一大类则是随着生物技术在生活中广泛应用而产生的各种新型生物及相应的生物制剂,比如基因工程技术产生的转基因作物等。

生物安全防控,需御“敌”于国门之外

 

文/周辉 整理/本刊记者 张玉洁

2020年本是中国人心里极好的一年。这一年,是小学作文里的“未来”,是政治课本里全面建成小康社会和“十三五”规划的收官之年,是给中华民族绝对贫困问题画上句号的一年。2020年,5G网络将覆盖所有地级市、北斗导航将覆盖全球、江苏将进入全省高铁时代……这些已知的未来注定成为我们见证的历史,而历史的年轮并不总是按计划滚动,猝不及防的,我们见证了武汉封城、中国高考延期。

新冠肺炎疫情将全球焦点聚焦到中国,又将中国方案扩散到全世界。来回之间一个陌生的词汇频频引发热议——生物安全。本期《千人》杂志有幸邀请到北京大学公共卫生学院特聘研究员周辉博士作客,与大家共同揭开生物安全的“神秘面纱”。

公共卫生&生物安全:相交的圆

记者:对于很多人来说,生物安全是个陌生的学术概念。请问生物安全的定义是什么?生物安全等级是如何划分的?

周辉:生物安全是特指对生态系统和人类健康有潜在威胁的“生物体”而言的,这些“生物体”的一大类主要指感染性微生物,包括各种病毒、细菌、真菌、支原体、衣原体及寄生虫等;另一大类则是随着生物技术在生活中广泛应用而产生的各种新型生物及相应的生物制剂,比如基因工程技术产生的转基因作物等。

从防控措施的严格程度上,生物安全威胁可分为不同生物安全等级(Biosafety level, BSL)。目前对于生物危害有四个主要等级(BSL1-BSL4),1级为最低风险,4级为最高风险,这主要还是针对感染性的微生物来设定的。BSL-1主要针对一些疾病风险较低、防控要求较低的微生物,比如大肠杆菌、其疫苗被广泛接种的麻疹病毒等。BSL-2则针对有疾病风险但传播率和危害性中等的微生物,需要专门的防控设施但对群体危害较低,主要通过皮肤、粘膜、消化道等传播,比如流感病毒、肝炎病毒等。BSL-3则针对疾病风险很高、有致命风险的微生物,这些微生物群体危害较高,可通过气溶胶传播,需要有包括隔离在内的严格安全防控措施,比如狂犬病毒、SARS及最近出现的新冠病毒等。最后,BSL-4则针对具备极强的传染性和高致死率的微生物,需要更加严格的隔离等防控措施,包括埃博拉病毒、马尔堡病毒等。

记者:2009年至今,WHO已宣布过包括新型冠状病毒疫情在内的6起“国际关注的突发公共卫生事件”,这6起传染病中大多为人畜共患疾病,传染性强、传播速度快、传播范围广,人类社会面临的生物安全风险越发突出。什么是“国际关注的突发公共卫生事件”?生物安全与公共卫生有什么联系?

周辉:“国际关注的突发公共卫生事件”(Public Health Emergency of International Concern,简称PHEIC)是指“通过疾病的国际传播构成对其他国家的公共卫生风险,及可能需要采取协调一致的国际应对措施”。比如这次的新冠病毒,WHO的判断是正确的,其传染性和传播速度导致其在全球范围肆虐,感染人数直线上升,采取必要的防控措施非常关键。这就说到和公共卫生的联系了。公共卫生(Public Health)就是国家或地区全体公众健康情况的总称,因此主要包括一些人群重大疾病尤其是传染病问题,食品、药品、公共环境的健康安全问题等。很明显,涉及微生物传播和感染的生物安全问题是公共卫生的重要问题之一,相关的生物安全风险一旦涉及全民健康,比如大规模病毒感染,就会上升为国家或地区的公共卫生问题,需要公共卫生职能部门对其进行预防、干预、控制及治疗。而同时,WHO会根据此公共卫生问题的严重程度审视其在全球范围的健康风险,从而进行全球协同防控。

记者:此次新冠肺炎疫情使全国公共医疗卫生体系被迫进入极限战时状态。请问COVID-19的致病机制是什么?未来COVID-19是否会与人类共存?

周辉:COVID-19病毒是一类冠状病毒,通过其表面S蛋白结合人体内的血管紧张素转化酶2(ACE2)受体而进入细胞,释放自身病毒基因组RNA,通过对病毒基因组RNA的复制及各个病毒结构蛋白的合成,在宿主细胞内质网处装配生成新的冠状病毒颗粒,并可通过高尔基体分泌至细胞外感染其他细胞。同时该过程能够破坏该器官内的基因、蛋白质、离子、能量、免疫等多种正常状态,引发疾病。ACE2受体在下呼吸道高表达,因而常会引发肺炎,其快速复制会导致病情迅速发展,从而快速引发严重的细胞因子风暴和致命的其他并发症。ACE2受体同时在口腔、舌头、眼皮的黏膜中也高度表达,可能会增强其眼口鼻传播的可能。

有研究表明,COVID-19在强大的宿主免疫作用下或在有效但非治愈性的治疗期间,可以切换到潜伏感染模式,而当宿主的免疫力减弱或药物干预停止后,COVID-19可在已无症状的病毒携带者体内出现反弹,并导致感染症状。因此,COVID-19是一种具有潜伏性的病毒,在一定时间内有可能难以完全消灭,需要加大疫苗研发力度用以在体内根除。但同时,COVID-19的源头和媒介还不清楚,这也是最终根除此病毒的关键。

国家安全&生物安全:包含与被包含

记者:目前我国生物安全防控的现状如何?国际上对待生物安全的态度又是怎样的?

周辉:自2003年SARS事件结束后,我国的生物安全防控进入了新阶段。目前,面对日益严峻的生物安全问题,我国已经建立起一个包括海关口岸的国门生物安全防控体系、卫健委疾病控制中心、解放军疾病控制中心、其他各部门安全防控及高校与科研单位生物安全防控组织等在内,相对完整的国家生物安全防控体系,已逐渐形成对已知生物威胁的防控机制、对生物威胁隐患的早期预警机制、对突发生物威胁的快速反应和控制机制。但面对越来越复杂的生物安全问题,比如在面对COVID-19的突发疫情时,就显现出我国的生物安全防控仍然比较被动,部门之间的条块分割也显著存在,仍然缺乏全国性的统筹规划。2019年,《中华人民共和国生物安全法》已被提交人大并有望在2020年通过,同时,习总书记已明确提出将生物安全纳入国家安全体系,这些都有望促进形成我国协调一致的高效生物安全防控体系。

随着生物技术的快速发展,全球都意识到新兴物种存在的安全威胁,甚至可能发生的生物恐怖袭击。美国在20世纪70年代已开始布局生物安全防控体系,特别是2001年发生的“炭疽邮件”事件以来,美国对生物安全的关注提升到了前所未有的高度,连续出台了多项国家层面的生物安全战略,部署实施各类生物安全防御计划。目前美国、欧盟等发达国家和地区已把生物安全与核安全、网络安全并称为现代“三大安全”问题,并已启动“生物盾牌计划”用以对抗生物或者化学武器袭击。2018年,英美两国已先后发布《英国生物安全战略》和《国家生物防御战略》,标志着国际生物安全战略形势已经走向新阶段。目前,美国公开的生物安全四级实验室已达15个,生物安全三级实验室多达1300多个;并组建“国家跨部门生防园区”,整合了国防部、国土安全部、国立健康研究院等单位的生防研究力量,对生物安全威胁已经形成了较为完善的国家战略与部署。与此相比,我国的生物安全防控的能力和技术储备还相当薄弱。

记者:习近平在2020年2月14日主持召开的中央全面深化改革委员会第十二次会议上明确提出,把生物安全纳入国家安全体系。您认为这样做的意义是什么?我们应该如何理解生物安全与国家安全的关系?

周辉:上面已经提到,2018年英美两国已先后发布《英国生物安全战略》和《国家生物防御战略》,均将生物安全纳入国家安全体系范畴,习近平总书记在新冠病毒爆发的情况下提出要将生物安全纳入国家安全体系,正是意识到生物安全问题已不仅仅是人民的健康问题,也关系到国家经济安全和社会稳定,还关系到我国在国际社会的多重竞争下的自然资源、粮食和农业、生物多样性与生态系统的可持续发展,关系到主动防御和打击不明或恶意外源生物威胁和恐怖袭击的核心能力。因此,生物安全必将成为国家安全的重要组成部分。我国在生物安全领域科研支撑明显不足,高等级生物安全实验室的数量远低于美国等发达国家,核心设备和零部件及相关试剂、装备乃至实验动物均严重依赖进口,生物信息数据库也明显不足。因此,凭借着提出将生物安全纳入国家安全体系,将有助于从国家层面形成较为完善的国家战略与部署,各部门协同建立完善的国家生物安全防控体系。

从2003年的“非典”到2009年的H1N1流感、2014年的埃博拉病毒、2016年的寨卡病毒,再到2019年的猪流感和新冠状病毒,从转基因作物到基因编辑生物等,我们面临着越来越多的生物安全威胁,这些问题处理稍有不慎,都将引发巨大的国家安全隐患及社会动荡,把生物安全上升到国家安全的高度,其重要性毋庸置疑。另外,由于生物技术的快速发展和应用,防御生物恐怖将是国家安全防护非常重要的一环。近年来的生物攻击和疾病传染也呈多途径扩散趋势,为确保生物疆域的安全,我国需要形成对新发突发疫情、生物基因工程等生物武器动态实时监测、鉴别与溯源的能力,并能在“一带一路”等国家战略框架下力争提前防控,力争御敌于国门之外,保障国民健康和国家安全。因此,将生物安全提升为国家安全战略是卓有远见的决策。  

记者:生物安全防控不到位,会给社会和个人造成哪些影响?

周辉:生物安全防控不到位,将使生物危害蔓延不受控制。从直接的方面来说,会导致个人受到健康威胁,若大规模爆发则会导致社会动荡、经济衰退。例如,由于本次新冠病毒全球防控的不足,导致全球(尤其是美国、意大利等国)的疫情已难以控制,全球医疗资源几近耗竭,美国股市已经历4次熔断,全球经济动荡,社会恐慌不安。此外,如果我们对生物危害的认知并不完备,比如埃博拉病毒的多次爆发原因或转基因作物的潜在威胁都不甚清楚,那么就无法采取全面的防控措施,个人的健康将处于潜在的危险中,国家安全也将因时刻受到生物安全的威胁而无法保持长治久安。

保护生物多样性,建设健康中国

记者:建设“健康中国”是党的十八届五中全会做出的战略决定,如何理解“健康中国”?您认为要建设“健康中国”,在保护生物安全上该如何发力?

周辉:健康中国是要把人民健康放在优先发展的战略地位上。目前,我国居民健康面临严峻形势,特别是在重大传染病、慢性病上比较严重,其中慢性病致死的人数已经占到全国因病死亡人数的80%以上,已严重威胁到国民健康,且吃掉社会经济发展的大量红利。例如,中国高血压患者两亿多,II型糖尿病患者一个亿,阿尔兹海默症患者中国占全球三分之一等。这一方面会耗费大量的医疗资源,另一方面,随着社会老龄化将日益严峻。对于这些慢性病,最佳的降低发病的方式不是治疗,而在于防控,也就是将“以治疗为中心”的思路转变为“以健康为中心”,提高国民健康体质,从根本上降低疾病的发病率。

生物安全很显然会对国民健康有重大影响,国务院印发《“健康中国2030”规划纲要》明确指出,一方面,需要深入推进传染病防控体系建设及相关政策的落地,完善病媒生物综合预防控制策略。另一方面,需要健全口岸病媒生物及各类重大传染病监测控制机制,主动性地预防、控制和杜绝境外突发生物安全威胁。第三,积极推进生物多样性的保护,积极指定落实相关政策,保持生态系统完整性,确保国民生物安全。

记者:《生物多样性公约》是国际社会所达成的有关生物安全的重要公约之一。保障生物安全,为什么要保护生物多样性?保护生物多样性的具体措施又有哪些?

周辉:生物多样性是地球上所有物种(微生物、植物群和动物群)的多样化结果,我们应该越来越认识到,生物多样性所构成的生态系统是我们人类生存发展的基础。在生态系统之中,各个物种之间相互依赖,彼此制约,并且生物与其周围的各种环境因子也是相互作用的,共同形成了人类居住的环境。生物多样性的破坏,可对人类健康产生不可忽视的影响。

首先,生物多样性可确保土壤可持续生产力,并提供所有作物、牲畜和食用海洋物种的基因资源,因而对世界食品生产的影响起至关重要的作用,例如对食物中的微量元素的影响,以及对传统药用植物的成分的维持,多种营养食物共存是人类健康的基本保证。其次,生物多样性的破坏能够改变生物体之间的相互作用,传染模式对此类干扰十分敏感,于是新型感染病或传染模式出现,对人类健康产生极大威胁。例如有研究表明,物种丰富的群落会较少暴发传染病,维持自然界生物多样性可以减少野生动物和人类的许多寄生虫丰度。第三,生物多样性的破坏也可使植物、病原体、动物、甚至人类住区的分布状况发生变化,可能促进传染病等的爆发。因此,保护生物多样性是保障生物安全的重要内容。

具体的保护措施包括:就地保护地区生物多样性;迁地人工辅助保护某些濒危物种,必要时重回原生态系统;建立基因库,保存可能消失的物种基因;构建法律体系。比如加强对外来物种引入的评估和审批,及对基因工程产生的新物种加以严格限制,增强宣传和保护生物多样性,全民共同参与生物安全防控等等。

记者:您长期研究环境有害因素对神经系统疾病的影响,能以一种神经疾病为例,给我们讲讲这种疾病是如何被环境污染物影响、被影响后的表现以及如何预防与治疗吗?

周辉:我们以一种神经退行性疾病-帕金森病(Parkinson’s disease, PD)为例。PD是仅次于阿尔兹海默症(老年痴呆症)的第二大流行性神经退行性疾病,目前已成为继心血管病、肿瘤之后的中老年人致残第三大杀手,中国目前的PD患者已接近全球患者的一半。

目前的研究表明,帕金森病的最大风险因素就是环境因素,而非遗传因素。目前的研究已经确定了十几种与PD发展相关的环境因素,包括杀虫剂暴露和创伤性脑损伤,还包括有机溶剂、杂环胺、病毒感染或肠胃道感染等。帕金森病主要是由于多巴胺神经元死亡引发的多巴胺不足导致的,这些环境因素一方面可能直接导致了多巴胺能神经元损伤,或通过调控神经免疫反应进而损伤多巴胺能神经元或破坏脑内多巴胺通路。基于临床病例研究的Braak假说表示,PD可能首先在鼻腔和消化道中发生突触核蛋白病变聚集,继而上行至脑内引起帕金森病。而鼻腔和消化道均是环境污染物长驻之地,因而从侧面进一步暗示环境因素对PD发病的影响。所以,避免接触相关的病因环境污染物则成为帕金森病预防的关键措施。此外,吸烟、吃止疼药、喝咖啡或锻炼被发现与PD的发病呈负相关,因此,喝咖啡、锻炼和吃携带尼古丁的茄科植物也被认为可对帕金森病进行预防。

在治疗领域,包括病毒感染在内的多种环境因素,可引发脑内免疫反应进而引发帕金森病的研究也提示,抗免疫疗法可作为治疗帕金森病的必要补充。还有,由于肠道炎症被认为和PD发病有关,调节肠道菌群用以调节肠道炎症状况用于缓解PD的临床方案也常被采用。科学家目前也会专注从这些环境与疾病的关联中探索最终治疗疾病的方法。

周辉、张玉洁


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