鄭濤，葉玲玲，李曉倩，田德橋，程瑾，祖正虎，謝英華，徐建國，夏咸柱，沈倍奮

（1. 中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院生物工程研究所，北京 100071；2. 中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院疾病預防控制所，北京 100071；3. 中國人民解放軍醫(yī)學圖書館，北京 100039；4. 中國疾病預防控制中心傳染病預防控制所，北京 102206；5. 中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院軍事獸醫(yī)研究所，長春 130062；6. 中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院基礎(chǔ)醫(yī)學研究所，北京 100850）

美國等發(fā)達國家生物監(jiān)測預警能力的發(fā)展現(xiàn)狀及啟示

鄭濤1，葉玲玲1，李曉倩2，田德橋1，程瑾3，祖正虎1，謝英華1，徐建國4，夏咸柱5，沈倍奮6

（1. 中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院生物工程研究所，北京 100071；2. 中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院疾病預防控制所，北京 100071；3. 中國人民解放軍醫(yī)學圖書館，北京 100039；4. 中國疾病預防控制中心傳染病預防控制所，北京 102206；5. 中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院軍事獸醫(yī)研究所，長春 130062；6. 中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院基礎(chǔ)醫(yī)學研究所，北京 100850）

監(jiān)測預警是生物安全能力的重要組成。本文通過對美國等發(fā)達國家生物監(jiān)測能力總體情況的研究，從戰(zhàn)略規(guī)劃制定、體制機制改革、人才與平臺建設(shè)以及發(fā)揮科技支撐作用等方面對加強我國生物監(jiān)測能力建設(shè)提出了建議。

生物監(jiān)測；預警；生物檢測；生物安全；能力建設(shè)

進入21世紀，隨著國際發(fā)展與安全形勢的激烈變化，生物威脅已經(jīng)成為國際重大的安全威脅之一。中國共產(chǎn)黨第十八次全國代表大會以來，黨中央提出安全與發(fā)展并重，高度重視國家安全工作，并全面布局國家安全體系建設(shè)。鑒于我國面臨的生物威脅形勢，加強我國生物監(jiān)測預警能力不僅意義重大，而且勢在必行。生物監(jiān)測能力建設(shè)是復雜工程，借鑒其他國家的經(jīng)驗和教訓可以少走彎路。本文對美國等發(fā)達國家生物監(jiān)測能力發(fā)展的總體情況進行了研究，希望對加強我國生物監(jiān)測能力建設(shè)有所啟示。

一、監(jiān)測預警是生物安全能力的重要組成部分

生物安全是指全球化時代國家有效應對生物及生物技術(shù)的影響和威脅，維護和保障自身安全與利益的狀態(tài)和能力。生物監(jiān)測預警能力是生物安全的重要組成部分，不僅是發(fā)現(xiàn)險情危情的“哨兵”，更是應對威脅的第一道“盾牌”，是實施積極防御的首要依托，也是國家生物安全能力先進性的重要體現(xiàn)[1]。

生物監(jiān)測預警既是技術(shù)、裝備與信息系統(tǒng)高度融合的設(shè)施體系，也是檢測、監(jiān)測與預警等高度關(guān)聯(lián)的功能體系。生物檢測是生物監(jiān)測的重要基礎(chǔ)，主要包括形態(tài)學檢測、理化檢測、免疫學檢測和核酸檢測等基本方法。近年來，這些方法與物理、化學、信息以及先進制造領(lǐng)域等結(jié)合而發(fā)展起來的生物質(zhì)譜、生物傳感器、生物芯片等生物檢測技術(shù)及裝備，豐富了生物檢測手段，推動了生物檢測裝備的發(fā)展，提高了生物檢測水平。生物監(jiān)測主要包括病例監(jiān)測、實驗室網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、癥狀監(jiān)測以及事件監(jiān)測等。生物檢測和生物監(jiān)測各有不同的特點和適用環(huán)境，但生物檢測是關(guān)鍵共性技術(shù)的基礎(chǔ)。另外，隨著計算機與信息技術(shù)等的快速發(fā)展，當前生物監(jiān)測的信息化特征日益突出。目前，已經(jīng)從數(shù)據(jù)信息的收集、傳輸與匯總功能開始轉(zhuǎn)變?yōu)榧V監(jiān)測、信息集成、數(shù)學建模、數(shù)據(jù)挖掘、風險評估與態(tài)勢預警等多功能為一體的綜合監(jiān)測預警功能，并且日益成為生物事件應急管理與輔助決策綜合信息平臺的重要組成部分。

生物監(jiān)測系統(tǒng)必須兼?zhèn)錅蚀_性、敏感性和及時性等基本特征，而且實踐中往往需要多種方法的綜合使用。上述的生物檢測、監(jiān)測與預警能力之間具有很強的內(nèi)在聯(lián)系，在很多情況下很難截然分開，且往往并行發(fā)揮作用，所以，我們認為在國家生物監(jiān)測能力建設(shè)上可以把它們統(tǒng)一起來，統(tǒng)稱為監(jiān)測預警。

二、國外生物監(jiān)測的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

（一）納入國家安全戰(zhàn)略

美國頒布的與生物安全相關(guān)的戰(zhàn)略與法令很多，尤其2001年炭疽事件發(fā)生之后，發(fā)布了《國家生物防御戰(zhàn)略》《應對生物威脅國家戰(zhàn)略》和《生物監(jiān)測國家戰(zhàn)略》等多個生物安全國家戰(zhàn)略。2013年6月，美國發(fā)布的《國家生物監(jiān)測科學和技術(shù)路線圖》聚焦于全面加強和升級國家生物監(jiān)測預警體系，標志著美國完成了加強生物安全能力建設(shè)的國家綜合戰(zhàn)略部署[2]。英國、法國、德國和俄羅斯等國也陸續(xù)制定了防御生物威脅的戰(zhàn)略規(guī)劃或計劃。

（二）研制多種生物戰(zhàn)劑監(jiān)測裝備

生物監(jiān)測裝備主要是隨著生物武器防御而發(fā)展起來的。近年來由于生物恐怖防御的需要，美國加快了生物監(jiān)測裝備系統(tǒng)的發(fā)展，主要包括聯(lián)合生物戰(zhàn)劑識別與診斷系統(tǒng)（JBAIDS）、M31生物綜合監(jiān)測系統(tǒng)（BIDS）、M93核生化偵察系統(tǒng)等[3]。另外，英國開發(fā)了集成生物檢測系統(tǒng)（IBDS）和海洋生物檢測系統(tǒng)（MBDS），法國研制了生物警報監(jiān)測器（MAB），德國研制了分析處理和特異性識別系統(tǒng)（APSIS）等。美國等發(fā)達國家生物劑偵檢裝備研發(fā)的特點和趨勢主要體現(xiàn)在4個方面：一是注重技術(shù)發(fā)展，確保裝備高效靈敏；二是重視模塊化設(shè)計，集成使用發(fā)揮整體優(yōu)勢；三是減輕后勤支持負擔，提升裝備保障水平；四是強調(diào)集成整合，提高信息化網(wǎng)絡(luò)保障水平。

（三）建立多種國家性生物監(jiān)測系統(tǒng)

國家性生物監(jiān)測主要包括病例監(jiān)測、實驗室網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、癥狀監(jiān)測以及事件監(jiān)測等，被動監(jiān)測和主動監(jiān)測相結(jié)合，面向境內(nèi)和境外任務區(qū)。典型系統(tǒng)如美國建立運行的多層次、多部門、多功能、全國性的高度網(wǎng)絡(luò)化的生物威脅實驗室應對網(wǎng)絡(luò)（LRN）、美國實施的生物監(jiān)測（BioWatch）計劃和生物傳感（BioSense）計劃以及美軍癥狀監(jiān)測系統(tǒng)（ESSENCE），另外還有法國位于法屬圭亞那的流行病監(jiān)測項目（2SE FAG系統(tǒng)）、英軍疾病和癥狀遠程監(jiān)視原型系統(tǒng)（PRISM）、澳大利亞哨點實踐研究網(wǎng)絡(luò)（ASPREN）、加拿大全球公共衛(wèi)生情報網(wǎng)絡(luò)（GPHIN）等[4～7]。近年來，美國等西方發(fā)達國家在繼續(xù)完善被動監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，主要發(fā)展主動監(jiān)測系統(tǒng)。

（四）發(fā)展監(jiān)測預警網(wǎng)絡(luò)體系

信息系統(tǒng)是生物威脅監(jiān)測能力的重要基礎(chǔ)。在信息系統(tǒng)建設(shè)方面，美國最為發(fā)達，體現(xiàn)出國家統(tǒng)籌與部門主動相結(jié)合的特點，但也暴露出重復建設(shè)的問題。2005年，美國6個聯(lián)邦機構(gòu)已建立和研發(fā)的應對生物威脅的信息系統(tǒng)共有72個，涉及生物威脅的所有政府部門都建立了多種信息系統(tǒng)，多數(shù)信息系統(tǒng)已實現(xiàn)了有效溝通和聯(lián)系，形成了密集的監(jiān)測預警信息系統(tǒng)；另外，還有一些正在論證或研究的系統(tǒng)，其目的主要是為了更好地支持聯(lián)邦機構(gòu)對于公共衛(wèi)生突發(fā)事件的準備、反應、加強信息溝通及聯(lián)絡(luò)的能力。如美國衛(wèi)生部牽頭的國家環(huán)境公共衛(wèi)生監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)（NEPHTN），國防部牽頭的疫情暴發(fā)監(jiān)測系統(tǒng)（EOS）和生物威脅預警系統(tǒng)（Bio-ALIRT），以及能源部牽頭的反生物和化學恐怖技術(shù)支持項目（PROTECT）等[8～10]。

（五）整合監(jiān)測預警信息系統(tǒng)

2013年6月，美國發(fā)布了《國家生物監(jiān)測科學和技術(shù)路線圖》（以下簡稱《路線圖》），它是配合2012年7月發(fā)布的《生物監(jiān)測國家戰(zhàn)略》的科技實施計劃，是美國升級打造立足國內(nèi)、放眼全球的新型生物威脅監(jiān)測體系的重要戰(zhàn)略舉措[1]?！堵肪€圖》對美國聯(lián)邦政府機構(gòu)和部門已有項目計劃進行了梳理，確定了后續(xù)發(fā)展的重點，包括美國國家生物監(jiān)測整合系統(tǒng)（NBIS）、國家生態(tài)觀測網(wǎng)絡(luò)（NEON）、國家動物健康監(jiān)控系統(tǒng)（NAHMS）、野生動物和人類病原體擴散全球監(jiān)測網(wǎng)、國防部下一代診斷系統(tǒng)（NGDS）、國防部社區(qū)流行病早期報告電子監(jiān)測系統(tǒng)（ESSENCE）、國防部生物檢測“生態(tài)系統(tǒng)”計劃等。《路線圖》試圖克服重復建設(shè)的弊端，重點加強部門間的合作，促進數(shù)據(jù)交換融合，增強信息數(shù)據(jù)整合處理能力，創(chuàng)新發(fā)展不同系統(tǒng)間的信息數(shù)據(jù)集成與分析預警能力。

（六）發(fā)揮監(jiān)測預警管理平臺中樞作用

生物監(jiān)測信息數(shù)據(jù)只有經(jīng)過分析才能發(fā)揮其應有的作用。檢測鑒別是生物監(jiān)測的“觸角”，信息數(shù)據(jù)的傳輸系統(tǒng)是生物監(jiān)測的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，而數(shù)據(jù)的加工處理與應用是生物監(jiān)測的“神經(jīng)中樞”，監(jiān)測預警平臺則是神經(jīng)中樞的最重要實體的體現(xiàn)，是發(fā)揮監(jiān)測預警作用的信息中樞和實施生物事件應急管理的關(guān)鍵依托。美國等西方發(fā)達國家在該領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先，他們研制的多個生物監(jiān)測預警系統(tǒng)管理平臺已經(jīng)投入使用，并且仍在不斷發(fā)展完善，代表著生物威脅應急管理綜合指揮管理平臺建設(shè)的發(fā)展趨勢，包括HPAC、EpiSimS、BioWar、GLEaMviz、NARAC、ARGOS等系統(tǒng)平臺[11～13]。這些系統(tǒng)平臺基本都是軍方或安全機構(gòu)主導研制的，技術(shù)敏感性高，是西方國家對我國實施封鎖的重要技術(shù)。

總之，以美國為首的發(fā)達國家通過國家統(tǒng)籌規(guī)劃，實施軍民分工合作，充分發(fā)揮科技支撐作用，已經(jīng)建立了先進的國家生物監(jiān)測體系，在應對生物威脅方面發(fā)揮了重要作用。

三、發(fā)達國家生物監(jiān)測能力建設(shè)對我們的啟示

我國生物安全能力總體落后，與發(fā)達國家的先進水平相比差距明顯，在生物威脅的信息獲取、綜合分析與預警應用方面差距更大，這種局面與我們國家的安全需求很不適應。生物監(jiān)測能力建設(shè)涉及多個行業(yè)，面臨諸多科學技術(shù)挑戰(zhàn)，工作頭緒多，經(jīng)費需求大，時間周期長，任務極其艱巨。他山之石可以攻玉，美國等國家生物監(jiān)測能力建設(shè)的總體部署與實施的經(jīng)驗和教訓，應該對我們有所啟示。

（一）做好頂層設(shè)計是前提

把監(jiān)測預警能力建設(shè)納入國家生物安全發(fā)展總體規(guī)劃。建立統(tǒng)籌管理制度，做好頂層設(shè)計，自上而下統(tǒng)籌規(guī)劃，有計劃地加快發(fā)展生物檢測、監(jiān)測和預警技術(shù)及其應用。設(shè)立科技專項，選擇優(yōu)勢科研機構(gòu)和生產(chǎn)制造企業(yè)，強強聯(lián)合，形成有利于技術(shù)產(chǎn)品研究、制造、試驗、部署以及升級發(fā)展和能力建設(shè)的鏈條。建立技術(shù)標準規(guī)范，克服各自為政和多頭重復研究現(xiàn)象，有計劃、有側(cè)重地加快我國生物監(jiān)測預警能力建設(shè)。

（二）實施統(tǒng)籌管理是關(guān)鍵

建立完善的信息共享制度，在確保安全和保密的前提下，加強數(shù)據(jù)開放性，建立數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)應用的通暢鏈條。建立技術(shù)標準規(guī)范，克服數(shù)據(jù)不規(guī)范、不完整、不兼容等現(xiàn)象，建設(shè)數(shù)據(jù)共享的高速路。建立各部門聯(lián)合機制，克服各自為政的數(shù)據(jù)孤島、互不匹配的數(shù)據(jù)碎片化、數(shù)據(jù)多但利用少等現(xiàn)象，建設(shè)數(shù)據(jù)池，節(jié)約成本。分別依托軍事醫(yī)學科學院和中國疾病預防控制中心，建立軍隊和地方兩個國家級生物安全監(jiān)測預警綜合平臺，協(xié)調(diào)發(fā)展，發(fā)揮統(tǒng)籌引領(lǐng)作用。

（三）完善網(wǎng)絡(luò)體系是基礎(chǔ)

實施三維監(jiān)測戰(zhàn)略，發(fā)展建設(shè)海外監(jiān)測、國境監(jiān)測和國內(nèi)監(jiān)測等三層監(jiān)測預警網(wǎng)。重視海外生物威脅動態(tài)追蹤分析，發(fā)展海外監(jiān)測哨點以及加強國際合作；通過加強邊境地區(qū)的疫情監(jiān)測以及海關(guān)檢疫系統(tǒng)的“門衛(wèi)”作用，有效增強國境監(jiān)測能力；發(fā)展新型監(jiān)測系統(tǒng)，進一步細化國內(nèi)生物監(jiān)測網(wǎng)格，建立不同系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享機制。

（四）加強科技創(chuàng)新是核心

重視新型和人工病原體發(fā)現(xiàn)檢測技術(shù)研究。加強新發(fā)和外來烈性病原體、耐藥病原體、基因修飾病原體及人工合成病原體等綜合風險評估研究，提高新發(fā)和未知來源的生物威脅識別和溯源能力。

重視重大生物安全事件發(fā)生、發(fā)展動力學研究。有針對性地開展重要病原微生物氣溶膠在軍事要地、重點城市、經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)等不同環(huán)境下的擴散動力學以及規(guī)律研究，發(fā)展生物威脅態(tài)勢預測能力。

重視現(xiàn)場快速檢測技術(shù)研究。加快開展有害生物現(xiàn)場快速檢測技術(shù)與裝備研究，滿足不同環(huán)境用戶的需要。該領(lǐng)域的技術(shù)裝備應用面廣，市場容量大，因此也是生物防御產(chǎn)業(yè)的重點領(lǐng)域。

重視有害生物識別及溯源技術(shù)研究。加強基于生物學、物理學和化學方法的重要危害生物的分子標識識別及來源追蹤技術(shù)研究，為生物威脅的來源追蹤和生物事件的應急防控提供支持。

重視生物安全實時監(jiān)測技術(shù)研究。加強我國重要戰(zhàn)略地區(qū)與目標的動植物和微生物的種群特征、環(huán)境適應性、遺傳信息等本底特征數(shù)據(jù)庫建設(shè)，加強生物威脅預警的信息獲取數(shù)字化、信息傳輸網(wǎng)絡(luò)化、信息處理高效化和信息分發(fā)自動化等技術(shù)研究，發(fā)展實時在線監(jiān)測預警系統(tǒng)，提高維護日常安全能力。

重視生物安全大數(shù)據(jù)挖掘和信息整合技術(shù)研究。發(fā)揮多學科交叉優(yōu)勢，組織優(yōu)勢單位開展創(chuàng)新研究，提高生物安全監(jiān)測數(shù)據(jù)的整合與轉(zhuǎn)換技術(shù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)的篩選與甄別技術(shù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)信息實時獲取、整合與分析技術(shù)，生物安全相關(guān)大數(shù)據(jù)采集、挖掘和分析技術(shù)等。

致謝

參加本咨詢項目的專家還有很多，因篇幅所限未能一一列出，在此對他們的熱心指導和專業(yè)建議表示感謝。

[1]鄭濤. 生物安全學 [M]. 北京: 科學出版社, 2014. Zheng T. Biosecurity [M]. Beijing: China Science Publishing and Media Ltd., 2014.

[2]The White House. National biosurveillance science and technology roadmap [EB/OL]. (2013-06) [2016-11-15]. https:// www.obamawhitehouse.archives.gov/sites/default/files/microsites/ ostp/biosurveillance_roadmap_2013.pdf.

[3]Homeland Security Research Corp. Bio-terror & infectious disease outbreak: Detection technologies and global markets [EB/OL]. (2012-03-26) [2016-11-15]. https://www.giiresearch.com/report/ hom234938-bio-terror-infectious-disease-outbreak-detection.html.

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Review on Biosurveillance and Early Warning Capabilities in the United States and Other Developed Countries

Zheng Tao1, Ye Lingling1, Li Xiaoqian2, Tian Deqiao1, Cheng Jin3, Zu Zhenghu1, Xie Yinghua1, Xu Jianguo4, Xia Xianzhu5, Shen Beifen6
(1. Institute of Biotechnology, Academy of Military Medical Sciences, Chinese PLA, Beijing 100071, China; 2. Institute of Disease Control and Prevention, Academy of Military Medical Sciences, Chinese PLA, Beijing, 100071, China; 3. Medical Library of Chinese PLA, Beijing 100039, China; 4. National Institute for Communicable Disease Control and Prevention, Chinese Center for Disease Control and Prevention, Beijing 102206, China; 5. Institute of Military Verterinary, Academy of Military Medical Sciences, Chinese PLA, Changchun 130062, China; 6. Institute of Basic Medical Sciences, Academy of Military Medical Sciences, Chinese PLA, Beijing 100850, China)

Surveillance and early warning are key parts of a country’s biosecurity capability. In this paper, we investigate the overall status of US and other countries’ research and development regarding their own capability for biosurveillance. We make several recommendations to strengthen biosurveillance capability in China, including strategic-planning formulation, mechanism reform, personnel training, and infrastructure platform construction. In addition, we comment on strengthening the supporting role of science and technology.

biosurveillance; early warning; biodetection; biosecurity; capability building

X835

A

2016-12-15；

2017-02-23

沈倍奮，中國人民解放軍軍事醫(yī)學科學院基礎(chǔ)醫(yī)學研究所，研究員，中國工程院，院士，主要研究方向為分子免疫學；E-mail: shenbf0714@163.com

中國工程院咨詢項目“國內(nèi)外生物監(jiān)測預警能力建設(shè)現(xiàn)狀及建議”(2014-XY-35)

本刊網(wǎng)址：www.enginsci.cn

DOI 10.15302/J-SSCAE-2017.02.021