生物法醫(yī)學(xué)近況與趨向范文

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作者：趙書民李成濤單位：司法部司法鑒定科學(xué)技術(shù)研究所上海市法醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

在法醫(yī)學(xué)研究中，利用分子標(biāo)記分析微生物已在一些關(guān)鍵案例中取得分子證據(jù)。例如，在美國佛羅里達(dá)州牙醫(yī)將人類免疫缺陷病毒（humanimmunodeficiencyvirus，HIV）傳染給數(shù)例患者的案件中，對(duì)HIV擴(kuò)增片段序列分析獲得了該傳播的證據(jù)；對(duì)日本奧姆真理教在其辦公樓樓頂用氣溶膠釋放炭疽芽胞桿菌的案例調(diào)查中，以可變數(shù)目串聯(lián)重復(fù)序列（variablenumbertandemrepeat，VNTR）分析證明所用菌株為日本市場上可獲得的動(dòng)物疫苗株Sterne34F2株；2001年美國炭疽芽胞桿菌恐怖所用的菌株經(jīng)美國基因組學(xué)研究院（TheInstituteforGenomicsResearch，TIGR）序列測(cè)定和單核苷酸多態(tài)性（singlenucleotidepolymorphism，SNP）分析證明，所用炭疽芽胞桿菌為美國軍方擁有的菌株；對(duì)1999年美國東北部西尼羅河病毒腦炎暴發(fā)的調(diào)查表明，在紐約從鳥和人分離的毒株核酸序列與從以色列一只死鵝中分離的毒株非常相似，得出這一暴發(fā)為自然來源的結(jié)論。微生物法醫(yī)學(xué)作為一個(gè)學(xué)科，其主要宗旨是區(qū)分近緣毒株，以追蹤病原體的來源。所用的技術(shù)包括表型分析、免疫分析、核酸分析和化學(xué)分析技術(shù)，這些技術(shù)早就用于不同學(xué)科的研究與應(yīng)用領(lǐng)域。在某種程度上，微生物法醫(yī)學(xué)的研究目的類似于分子流行病學(xué)，但包含的內(nèi)容更廣泛，不僅注重毒株本身的區(qū)別，更重要的是將毒株與犯罪分子聯(lián)系起來，獲得法庭上更有力的證據(jù)。

微生物法醫(yī)學(xué)的研究任務(wù)

在生物反恐中，微生物法醫(yī)學(xué)的研究任務(wù)主要是為反生物恐怖工作者對(duì)那些威脅社會(huì)和人類安全的微生物及其各種包裝載體提供調(diào)查取證、識(shí)別鑒定、追蹤來源、確定犯罪分子的技術(shù)手段。具體主要包括以下2個(gè)方面。

1生物犯罪中微生物的檢驗(yàn)與鑒定

生物犯罪往往需要借助特殊設(shè)備、技術(shù)手段和刑偵技術(shù)。在可疑的生物犯罪現(xiàn)場有效搜集證據(jù)對(duì)快速偵查和防護(hù)至關(guān)重要。完成生物威脅微生物的鑒定需要多專業(yè)、多方法聯(lián)合應(yīng)用。采集的樣品可現(xiàn)場分析，也可運(yùn)送到有關(guān)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。在生物犯罪中，威脅微生物經(jīng)分析鑒定后往往還要由專家組進(jìn)行嚴(yán)格的調(diào)查研究，才能作出最終結(jié)論［9］。由于許多生物恐怖病原體導(dǎo)致的疾病都有潛伏期，當(dāng)臨床癥狀判斷為受攻擊時(shí)，生物恐怖病原體所產(chǎn)生的危害往往已相當(dāng)嚴(yán)重，因此在一些可疑材料中檢驗(yàn)生物恐怖病原體，可贏得時(shí)間，減少損失。微生物檢驗(yàn)和鑒定是相關(guān)而又有區(qū)別的概念。在未獲得生物恐怖病原體純種前，通過形態(tài)學(xué)、血清學(xué)、生物學(xué)和遺傳學(xué)等特征快速從標(biāo)本中確定是否存在生物恐怖病原體，是一種初步檢驗(yàn)。這種檢驗(yàn)可對(duì)某些恐怖病原體作出種的判斷，但不能揭示毒力強(qiáng)弱、藥物敏感性、抗原結(jié)構(gòu)等重要信息。在應(yīng)用分離培養(yǎng)或細(xì)胞傳代等方法獲得純種后，可對(duì)其進(jìn)行一些表型指征和遺傳指征等的鑒定，進(jìn)一步明確其分類地位、藥物敏感性和毒力等特征，為免疫預(yù)測(cè)及治療提供依據(jù)。

2生物犯罪中微生物來源的鑒定

當(dāng)某種具有嚴(yán)重危害后果的微生物感染疾病發(fā)生時(shí)，一個(gè)不可避免的問題是如何判斷這種感染是自然發(fā)生還是人為犯罪，這就需要鑒定微生物的來源。隨著人類基因組計(jì)劃的實(shí)施，各種微生物的基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)得到迅猛發(fā)展和更新，各種微生物基因組信息的比較分析、放射性核素比例、生理生化表型分析等均能對(duì)微生物來源的追蹤提供有效信息。此外，致病性相關(guān)基因微陣列技術(shù)、抗生素耐藥實(shí)驗(yàn)及微生物培養(yǎng)基原料成分分析也可用來鎖定原料來源。

微生物法醫(yī)學(xué)的研究現(xiàn)狀

生物恐怖病原體包括對(duì)人類、動(dòng)物、植物、環(huán)境等有嚴(yán)重危害后果的微生物。到目前為止，已有很多種病原體被證實(shí)可用于生物犯罪。隨著科技發(fā)展，這類病原體還在以較高的速度增加，因此建立生物恐怖病原體的數(shù)據(jù)庫具有非常重要意義。

當(dāng)然，并不是數(shù)據(jù)庫中的每種微生物都能引起生物恐怖。在生物犯罪實(shí)踐中，那些微生物往往是毒力確定、能引起高發(fā)病率與高致死率、可能發(fā)生人－人間傳播的病原體。符合這一標(biāo)準(zhǔn)的很多，但生物恐怖病原體也應(yīng)具有生物戰(zhàn)的某些特定性質(zhì)，因此符合以下標(biāo)準(zhǔn)的微生物及毒素才最有可能用于生物恐怖：①易于生產(chǎn)和運(yùn)輸；②便于包裝和掩飾；③感染劑量低；④潛伏期短，致死率高；⑤傳播途徑多樣化；⑥在環(huán)境中穩(wěn)定性高；⑦在感染早期難以檢測(cè)或鑒定。美國疾病預(yù)防控制中心（CentersforDiseaseControlandPrevention，CDC）按照生物恐怖病原體的致病性，將其分成A、B、C三大類。A類是指致病性強(qiáng)，傳播后可導(dǎo)致國家安全隱患的病原體，如天花病毒、炭疽芽胞桿菌、埃博拉病毒等。

B類病原體的致病性比A類稍弱，如痢疾志賀菌、霍亂弧菌等。C類主要是指那些可通過生物工程改造后用于大規(guī)模釋放的病原體，如蜱傳腦炎病毒、漢坦病毒等。

隨著生物學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，也會(huì)產(chǎn)生一些新憂慮，包括在不久的將來是否會(huì)出現(xiàn)能逃避現(xiàn)有檢驗(yàn)和鑒定方法的生物恐怖病原體。應(yīng)該說這種可能性是完全存在的。據(jù)稱，某些國家的科學(xué)家將委內(nèi)瑞拉馬腦炎病毒的基因片段插入天花病毒基因組中，構(gòu)建了一種稱為委馬天花病毒的新病毒———VEEPOX，并進(jìn)行了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。盡管結(jié)果未公開，但可以想象2種恐怖病原體的重組不僅會(huì)帶來更大的傷亡和危害，還會(huì)對(duì)其正確檢出帶來障礙。這些人造的和自然界中出現(xiàn)的新病原體將對(duì)生物恐怖病原體的檢驗(yàn)和鑒定提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，專業(yè)人員必須立足于現(xiàn)有條件，嚴(yán)密注意有關(guān)技術(shù)進(jìn)展，積極創(chuàng)新，方能不辱使命。

微生物法醫(yī)學(xué)的未來發(fā)展

微生物法醫(yī)學(xué)在未來生物恐怖病原體來源分析和生物罪犯指控方面將發(fā)揮積極的、不可取代的作用，主要任務(wù)是實(shí)驗(yàn)室分析，因此要求結(jié)果準(zhǔn)確、可靠。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須與法醫(yī)學(xué)密切結(jié)合，充分利用人類法醫(yī)學(xué)已有經(jīng)驗(yàn)，從以下幾個(gè)方面不斷發(fā)展。

1質(zhì)量保證與質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展

通過執(zhí)行目前已有的質(zhì)量保證（qualityassurance，QA）與質(zhì)量控制（qualitycontrol，QC）標(biāo)準(zhǔn)（如ISO9000和實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)17025），可建立對(duì)微生物法醫(yī)學(xué)調(diào)查結(jié)果可靠性的信心。此外，在標(biāo)本采集、運(yùn)輸、儲(chǔ)存過程中也都需要QA。

QA指南應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)建設(shè)要求和對(duì)微生物分型的程序，后者包括組織、管理、人員教育與培訓(xùn)、設(shè)施要求、保安要求、記錄、數(shù)據(jù)分析、試劑與儀器QA、技術(shù)對(duì)照、炎癥試驗(yàn)、效率試驗(yàn)、結(jié)果報(bào)告程序、試驗(yàn)程序?qū)徲?jì)和實(shí)驗(yàn)室安全。在美國，由聯(lián)邦調(diào)查局牽頭成立了一個(gè)微生物遺傳與法醫(yī)學(xué)科學(xué)工作組（ScienceWorkingGrouponMicrobialGeneticsandForensics，SWGMGF），該工作組成員來自不同學(xué)科，包括政府、研究院所和私人企業(yè)的專家，針對(duì)微生物法醫(yī)學(xué)問題探討共同關(guān)心的問題，已發(fā)展了一套微生物法醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室QA指南。

2微生物基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)與建立

微生物法醫(yī)學(xué)在遏制生物恐怖與生物戰(zhàn)中發(fā)揮重要作用的基礎(chǔ)是建立微生物核酸、蛋白質(zhì)、脂肪酸和其他成分的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展更快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)與數(shù)據(jù)分析手段。根據(jù)目前學(xué)科發(fā)展，設(shè)計(jì)功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)，并通過國際合作建立各種恐怖病原體地域特異性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，是支持恐怖微生物來源調(diào)查和取證以及未來微生物法醫(yī)學(xué)發(fā)展的關(guān)鍵，這些數(shù)據(jù)庫最好能為區(qū)分遺傳重組株與天然毒株提供科學(xué)依據(jù)。當(dāng)然，在建立數(shù)據(jù)庫的同時(shí)，數(shù)據(jù)庫的安全也是非常重要、不可忽視的方面。在建立針對(duì)恐怖病原體基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的同時(shí)，還必須建立國家級(jí)烈性病原體毒種庫，所有從事相關(guān)微生物研究的單位都必須將保存的毒株提供給國家毒種庫，并保存其詳細(xì)的表型和遺傳特征，建立相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化毒種管理體系與規(guī)程。

目前可用于現(xiàn)場識(shí)別和實(shí)驗(yàn)室鑒定的技術(shù)還不夠，需要通過研究以發(fā)展更多準(zhǔn)確鑒別生物恐怖微生物的新技術(shù)。這些技術(shù)都需要進(jìn)行比對(duì)驗(yàn)證，必須定量評(píng)價(jià)其假陽性和假陰性的可能性。因此，需要發(fā)展一套系統(tǒng)來評(píng)價(jià)分析實(shí)驗(yàn)的可靠性、敏感性和特異性。在經(jīng)過系統(tǒng)評(píng)價(jià)后，新發(fā)展的技術(shù)必須獲得同行的評(píng)估與認(rèn)可。

3重點(diǎn)科研領(lǐng)域的支持

鑒于微生物法醫(yī)學(xué)在反生物恐怖和反生物戰(zhàn)中的重要地位，該新興學(xué)科的發(fā)展與實(shí)施是一個(gè)國家綜合實(shí)力的體現(xiàn)。上述幾個(gè)方面都應(yīng)當(dāng)是重點(diǎn)科研支持領(lǐng)域，同時(shí)還需支持重要基礎(chǔ)研究的發(fā)展，包括微生物進(jìn)化、微生物基因組學(xué)和比較基因組學(xué)、分析微生物領(lǐng)域、微生物比較表達(dá)譜學(xué)、微生物信息學(xué)、分子流行病學(xué)統(tǒng)計(jì)新算法等的基礎(chǔ)研究。

結(jié)語

微生物法醫(yī)學(xué)在微生物鑒定方面與微生物學(xué)是一致的，技術(shù)上也是通用的。微生物遺傳學(xué)與基因組學(xué)的發(fā)展，使人們對(duì)生物恐怖的遺傳基礎(chǔ)與代謝調(diào)控機(jī)制認(rèn)識(shí)更加深入，在此基礎(chǔ)上可發(fā)展更精細(xì)的分析手段來準(zhǔn)確區(qū)分不同毒株。現(xiàn)實(shí)中不能孤立認(rèn)識(shí)微生物本身，而應(yīng)將微生物與環(huán)境、宿主、媒介等因素結(jié)合起來才能正確認(rèn)識(shí)微生物的意義，從而可利用系統(tǒng)發(fā)生學(xué)的理論和技術(shù)研究微生物在自然界中的演化，因此微生物進(jìn)化與系統(tǒng)發(fā)生學(xué)的研究對(duì)發(fā)展區(qū)分毒株細(xì)微差異的技術(shù)具有重要幫助；分析化學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使微生物本身所有的成分都能用于鑒定和區(qū)分毒株，為尋找微生物特異生物標(biāo)記奠定重要基礎(chǔ)；免疫學(xué)的不斷發(fā)展促進(jìn)微生物法醫(yī)學(xué)分析技術(shù)的進(jìn)步；計(jì)算機(jī)與生物信息學(xué)的結(jié)合能促進(jìn)微生物基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的建立，用于微生物法醫(yī)學(xué)的鑒定。

總之，生物恐怖犯罪對(duì)國家、社會(huì)和人類的安全造成不可估量的威脅。因此，豐富生物反恐技術(shù)手段、健全生物恐怖微生物數(shù)據(jù)庫，從而能快速、準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)和識(shí)別生物犯罪，這對(duì)維護(hù)國家和公民安全具有重要意義，也是微生物法醫(yī)學(xué)永恒的研究課題。