生物法医学近况与趋向范文

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作者：赵书民李成涛单位：司法部司法鉴定科学技术研究所上海市法医学重点实验室

在法医学研究中，利用分子标记分析微生物已在一些关键案例中取得分子证据。例如，在美国佛罗里达州牙医将人类免疫缺陷病毒（humanimmunodeficiencyvirus，HIV）传染给数例患者的案件中，对HIV扩增片段序列分析获得了该传播的证据；对日本奥姆真理教在其办公楼楼顶用气溶胶释放炭疽芽胞杆菌的案例调查中，以可变数目串联重复序列（variablenumbertandemrepeat，VNTR）分析证明所用菌株为日本市场上可获得的动物疫苗株Sterne34F2株；2001年美国炭疽芽胞杆菌恐怖所用的菌株经美国基因组学研究院（TheInstituteforGenomicsResearch，TIGR）序列测定和单核苷酸多态性（singlenucleotidepolymorphism，SNP）分析证明，所用炭疽芽胞杆菌为美国军方拥有的菌株；对1999年美国东北部西尼罗河病毒脑炎暴发的调查表明，在纽约从鸟和人分离的毒株核酸序列与从以色列一只死鹅中分离的毒株非常相似，得出这一暴发为自然来源的结论。微生物法医学作为一个学科，其主要宗旨是区分近缘毒株，以追踪病原体的来源。所用的技术包括表型分析、免疫分析、核酸分析和化学分析技术，这些技术早就用于不同学科的研究与应用领域。在某种程度上，微生物法医学的研究目的类似于分子流行病学，但包含的内容更广泛，不仅注重毒株本身的区别，更重要的是将毒株与犯罪分子联系起来，获得法庭上更有力的证据。

微生物法医学的研究任务

在生物反恐中，微生物法医学的研究任务主要是为反生物恐怖工作者对那些威胁社会和人类安全的微生物及其各种包装载体提供调查取证、识别鉴定、追踪来源、确定犯罪分子的技术手段。具体主要包括以下2个方面。

1生物犯罪中微生物的检验与鉴定

生物犯罪往往需要借助特殊设备、技术手段和刑侦技术。在可疑的生物犯罪现场有效搜集证据对快速侦查和防护至关重要。完成生物威胁微生物的鉴定需要多专业、多方法联合应用。采集的样品可现场分析，也可运送到有关实验室进行分析。在生物犯罪中，威胁微生物经分析鉴定后往往还要由专家组进行严格的调查研究，才能作出最终结论［9］。由于许多生物恐怖病原体导致的疾病都有潜伏期，当临床症状判断为受攻击时，生物恐怖病原体所产生的危害往往已相当严重，因此在一些可疑材料中检验生物恐怖病原体，可赢得时间，减少损失。微生物检验和鉴定是相关而又有区别的概念。在未获得生物恐怖病原体纯种前，通过形态学、血清学、生物学和遗传学等特征快速从标本中确定是否存在生物恐怖病原体，是一种初步检验。这种检验可对某些恐怖病原体作出种的判断，但不能揭示毒力强弱、药物敏感性、抗原结构等重要信息。在应用分离培养或细胞传代等方法获得纯种后，可对其进行一些表型指征和遗传指征等的鉴定，进一步明确其分类地位、药物敏感性和毒力等特征，为免疫预测及治疗提供依据。

2生物犯罪中微生物来源的鉴定

当某种具有严重危害后果的微生物感染疾病发生时，一个不可避免的问题是如何判断这种感染是自然发生还是人为犯罪，这就需要鉴定微生物的来源。随着人类基因组计划的实施，各种微生物的基因组学和蛋白质组学得到迅猛发展和更新，各种微生物基因组信息的比较分析、放射性核素比例、生理生化表型分析等均能对微生物来源的追踪提供有效信息。此外，致病性相关基因微阵列技术、抗生素耐药实验及微生物培养基原料成分分析也可用来锁定原料来源。

微生物法医学的研究现状

生物恐怖病原体包括对人类、动物、植物、环境等有严重危害后果的微生物。到目前为止，已有很多种病原体被证实可用于生物犯罪。随着科技发展，这类病原体还在以较高的速度增加，因此建立生物恐怖病原体的数据库具有非常重要意义。

当然，并不是数据库中的每种微生物都能引起生物恐怖。在生物犯罪实践中，那些微生物往往是毒力确定、能引起高发病率与高致死率、可能发生人－人间传播的病原体。符合这一标准的很多，但生物恐怖病原体也应具有生物战的某些特定性质，因此符合以下标准的微生物及毒素才最有可能用于生物恐怖：①易于生产和运输；②便于包装和掩饰；③感染剂量低；④潜伏期短，致死率高；⑤传播途径多样化；⑥在环境中稳定性高；⑦在感染早期难以检测或鉴定。美国疾病预防控制中心（CentersforDiseaseControlandPrevention，CDC）按照生物恐怖病原体的致病性，将其分成A、B、C三大类。A类是指致病性强，传播后可导致国家安全隐患的病原体，如天花病毒、炭疽芽胞杆菌、埃博拉病毒等。

B类病原体的致病性比A类稍弱，如痢疾志贺菌、霍乱弧菌等。C类主要是指那些可通过生物工程改造后用于大规模释放的病原体，如蜱传脑炎病毒、汉坦病毒等。

随着生物学领域的技术进步，也会产生一些新忧虑，包括在不久的将来是否会出现能逃避现有检验和鉴定方法的生物恐怖病原体。应该说这种可能性是完全存在的。据称，某些国家的科学家将委内瑞拉马脑炎病毒的基因片段插入天花病毒基因组中，构建了一种称为委马天花病毒的新病毒———VEEPOX，并进行了动物实验。尽管结果未公开，但可以想象2种恐怖病原体的重组不仅会带来更大的伤亡和危害，还会对其正确检出带来障碍。这些人造的和自然界中出现的新病原体将对生物恐怖病原体的检验和鉴定提出严峻挑战，专业人员必须立足于现有条件，严密注意有关技术进展，积极创新，方能不辱使命。

微生物法医学的未来发展

微生物法医学在未来生物恐怖病原体来源分析和生物罪犯指控方面将发挥积极的、不可取代的作用，主要任务是实验室分析，因此要求结果准确、可靠。要实现这一目标，必须与法医学密切结合，充分利用人类法医学已有经验，从以下几个方面不断发展。

1质量保证与质量控制标准的发展

通过执行目前已有的质量保证（qualityassurance，QA）与质量控制（qualitycontrol，QC）标准（如ISO9000和实验室认可标准17025），可建立对微生物法医学调查结果可靠性的信心。此外，在标本采集、运输、储存过程中也都需要QA。

QA指南应包括实验室的基础建设要求和对微生物分型的程序，后者包括组织、管理、人员教育与培训、设施要求、保安要求、记录、数据分析、试剂与仪器QA、技术对照、炎症试验、效率试验、结果报告程序、试验程序审计和实验室安全。在美国，由联邦调查局牵头成立了一个微生物遗传与法医学科学工作组（ScienceWorkingGrouponMicrobialGeneticsandForensics，SWGMGF），该工作组成员来自不同学科，包括政府、研究院所和私人企业的专家，针对微生物法医学问题探讨共同关心的问题，已发展了一套微生物法医学实验室QA指南。

2微生物基础数据库的标准设计与建立

微生物法医学在遏制生物恐怖与生物战中发挥重要作用的基础是建立微生物核酸、蛋白质、脂肪酸和其他成分的基础数据库，并在此基础上发展更快速、准确的检测与数据分析手段。根据目前学科发展，设计功能强大的数据库标准，并通过国际合作建立各种恐怖病原体地域特异性的基础数据库，是支持恐怖微生物来源调查和取证以及未来微生物法医学发展的关键，这些数据库最好能为区分遗传重组株与天然毒株提供科学依据。当然，在建立数据库的同时，数据库的安全也是非常重要、不可忽视的方面。在建立针对恐怖病原体基础数据库的同时，还必须建立国家级烈性病原体毒种库，所有从事相关微生物研究的单位都必须将保存的毒株提供给国家毒种库，并保存其详细的表型和遗传特征，建立相应的标准化毒种管理体系与规程。

目前可用于现场识别和实验室鉴定的技术还不够，需要通过研究以发展更多准确鉴别生物恐怖微生物的新技术。这些技术都需要进行比对验证，必须定量评价其假阳性和假阴性的可能性。因此，需要发展一套系统来评价分析实验的可靠性、敏感性和特异性。在经过系统评价后，新发展的技术必须获得同行的评估与认可。

3重点科研领域的支持

鉴于微生物法医学在反生物恐怖和反生物战中的重要地位，该新兴学科的发展与实施是一个国家综合实力的体现。上述几个方面都应当是重点科研支持领域，同时还需支持重要基础研究的发展，包括微生物进化、微生物基因组学和比较基因组学、分析微生物领域、微生物比较表达谱学、微生物信息学、分子流行病学统计新算法等的基础研究。

结语

微生物法医学在微生物鉴定方面与微生物学是一致的，技术上也是通用的。微生物遗传学与基因组学的发展，使人们对生物恐怖的遗传基础与代谢调控机制认识更加深入，在此基础上可发展更精细的分析手段来准确区分不同毒株。现实中不能孤立认识微生物本身，而应将微生物与环境、宿主、媒介等因素结合起来才能正确认识微生物的意义，从而可利用系统发生学的理论和技术研究微生物在自然界中的演化，因此微生物进化与系统发生学的研究对发展区分毒株细微差异的技术具有重要帮助；分析化学技术的进步使微生物本身所有的成分都能用于鉴定和区分毒株，为寻找微生物特异生物标记奠定重要基础；免疫学的不断发展促进微生物法医学分析技术的进步；计算机与生物信息学的结合能促进微生物基础数据库的建立，用于微生物法医学的鉴定。

总之，生物恐怖犯罪对国家、社会和人类的安全造成不可估量的威胁。因此，丰富生物反恐技术手段、健全生物恐怖微生物数据库，从而能快速、准确发现和识别生物犯罪，这对维护国家和公民安全具有重要意义，也是微生物法医学永恒的研究课题。