本書是《防御生物攻擊》兩卷中的第二卷，介紹了各病毒、細菌等病原微生物生物學(xué)特性、致病機制和預(yù)防措施。論述了細菌防治相關(guān)原理和機制，生物診斷技術(shù)及方法進展、生物測序技術(shù)的應(yīng)用，生物毒素威脅和農(nóng)業(yè)生物恐怖等內(nèi)容。這本多學(xué)科的書能夠吸引來自各個領(lǐng)域的讀者，包括生物防御、生物安全和生物安保、病毒學(xué)、神經(jīng)病學(xué)、分子生物學(xué)和基因工程，以及傳染病專家。本書的內(nèi)容可供基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用科學(xué)研究學(xué)者以及在高后果或選擇性病原體病毒學(xué)領(lǐng)域工作的專家學(xué)者等學(xué)習(xí)參考。
生物攻擊包括使用細菌、毒素和病毒等生物制劑的多種多樣的攻擊形式。這些攻擊形式既包括單獨的生物犯罪活動，例如，用細菌污染沙拉吧、故意傳染HIV1病毒、使用胰島素注射殺人等，也包括一些資金雄厚、長期和國家秘密開展的研究和開發(fā)項目。這些項目可能旨在發(fā)展可部署的戰(zhàn)術(shù)或戰(zhàn)略武器（例如，美國、英國、蘇聯(lián)的生物武器項目）。
生物防御已經(jīng)成為減輕生物制劑攻擊影響的措施的統(tǒng)稱。這些措施包括公共和專業(yè)教育、國家立法和病原體監(jiān)測、國際軍備控制條約和信任建立，以及旨在防止制造和部署生物武器或使用生物武器的情報收集。此外，生物防御措施還包括對生物攻擊的所有反應(yīng)，如快速生物制劑診斷、緊急病人管理、有效和安全的醫(yī)學(xué)對策的應(yīng)用以及對攻擊地點的補救。因此，生物防御是生命科學(xué)、人文科學(xué)和政治學(xué)等多個子專業(yè)的高度跨學(xué)科聯(lián)結(jié)。生物防御變得越來越復(fù)雜；我們認為，生物防御實際上太復(fù)雜了，任何一個人都無法理解它的所有方面。與此同時，生物防御活動和一般公共衛(wèi)生措施有相當(dāng)大的重疊。因此，我們還認為，大多數(shù)公共衛(wèi)生專家可以為生物防御做出重大貢獻，反之亦然。
本著作（共兩卷）試圖以一種旨在對非專業(yè)人士和專家都具有吸引力的形式，提供生物防御中各種優(yōu)先事項的概述。本著作有意地加入了來自各個子專業(yè)的專家，希望進一步加強他們與讀者之間的溝通。第一卷首先概述了生物武器的發(fā)展及使用歷史，展示了之前在進攻研究和開發(fā)方面的成就和失敗。既然所有已知的國家支持的生物武器計劃最終在多年前都被終止，如果在今天不同的政治氣候下，采用當(dāng)前科學(xué)方法進行這些計劃，這些計劃的組織方式和成效會不會不同？隨后的章節(jié)討論了合成生物學(xué)、大數(shù)據(jù)分析和CRISPRCas9等新技術(shù)是否可能被用于邪惡目的，以及涉及這些技術(shù)的攻擊性活動是否被不擴散條約所涵蓋。第二卷概述了最常與生物防御活動有關(guān)的生物制劑。其他章節(jié)介紹了抗菌和抗病毒治療與診斷發(fā)展的現(xiàn)狀。本著作的最后一章提醒人們，生物防御也包括保護非人類目標(biāo)免受攻擊，這一事實在討論直接針對人類的武器時往往被淹沒。
當(dāng)然，即使是一部兩卷的著作也不能涵蓋生物防御的所有方面，每一章只代表了該章作者的主觀評估，而不是整個領(lǐng)域的共識觀點（如果存在這樣的觀點）。然而，我們?yōu)槟軌蛘埖饺绱硕鄻踊闹髡叨械阶院�，這些作者們的觀點表明生物防御確實是一個非常重要的領(lǐng)域，我們將這些觀點匯聚成集，條理清晰地展現(xiàn)給讀者，對此我們的心情是熱切而激動的，也希望讀者在閱讀此書時能夠與我們產(chǎn)生共鳴。
Varanasi, IndiaSunit K. Singh
Frederick, MD, USAJens H. Kuhn
目錄
第1章嗜神經(jīng)病毒1
1.1引言1
1.2蟲媒病毒2
1.2.1甲病毒2
1.2.2黃病毒6
1.2.3亨尼帕病毒11
1.2.4狂犬病毒屬13
1.3小結(jié)15
參考文獻16
第2章人類病毒性出血熱概述22
2.1引言22
2.1.1沙粒病毒科31
2.1.2布尼亞病毒33
2.1.3絲狀病毒科35
2.1.4黃病毒科35
2.2生物防御注意事項37
參考文獻40
第3章天花病毒：臨床癥狀、分子生物學(xué)以及生物恐怖主義前景56
3.1引言56
3.2生物戰(zhàn)和生物恐怖主義問題57
3.3病毒學(xué)59
3.3.1分類59
3.3.2形態(tài)59
3.3.3基因組59
3.3.4生命周期60
3.3.5生命周期：穿入60
3.3.6生命周期：早期基因表達62
3.3.7生命周期：DNA復(fù)制62
3.3.8生命周期：中晚期基因表達、形態(tài)發(fā)生和傳播63
3.4天花臨床癥狀63
3.4.1重型天花的臨床分類64
3.4.2輕型天花的臨床分類66
3.5天花的致病機制66
3.5.1病毒侵入和感染67
3.5.2病毒傳播67
3.5.3臨床和解剖病理學(xué)68
3.5.4天花在動物體內(nèi)的致病機制69
3.6診斷72
3.6.1臨床診斷72
3.6.2實驗室診斷73
3.7預(yù)防73
3.7.1第一代疫苗 74
3.7.2第二代疫苗76
3.7.3第三代疫苗78
3.7.4第四代疫苗79
3.7.5口服和滅活疫苗80
3.7.6全球天花疫苗儲備 81
3.8治療82
3.8.1概述82
3.8.2被動免疫82
3.8.3DNA合成抑制劑82
3.8.4病毒成熟抑制藥83
3.8.5病毒釋放抑制劑83
3.8.6宿主定向藥物以及其他藥物83
3.8.7預(yù)防和治療：未來方向84
3.9總結(jié)/結(jié)論84
參考文獻86
第4章病毒治療學(xué)104
4.1引言104
4.2核酸合成的抑制劑106
4.3最近批準(zhǔn)藥物和用于預(yù)防可能造成嚴重后果的病毒感染臨時使用藥物 108
4.4病毒附著宿主細胞膜和膜受體抑制物與細胞進入抑制物109
4.5RNA沉默與反義寡聚物治療110
4.6磷酸二酯嗎啉低聚物（PMO）111
4.7針對出血性疾病成分111
4.8免疫療法111
4.9未來發(fā)展方向112
參考文獻113
第5章炭疽芽孢桿菌生物威脅劑的挑戰(zhàn)117
5.1引言117
5.2診斷（臨床）120
5.3治療 122
5.4流行病學(xué)和環(huán)境診斷學(xué)125
5.5洗消和風(fēng)險評估128
5.6法醫(yī)學(xué) 130
5.7媒體與公共關(guān)系132
5.8物質(zhì)133
5.9結(jié)論134
參考文獻136
第6章布魯氏菌：潛在的生物威脅因子141
6.1引言141
6.2微生物學(xué)特征142
6.3布魯氏菌：一種生物威脅制劑143
6.4布魯氏菌病是一種人畜共患的疾病146
6.5人布魯氏菌病的臨床表現(xiàn)148
6.6布魯氏菌病的診斷和治療151
6.7生物技術(shù)在布魯氏菌檢測和鑒定中的應(yīng)用154
6.8預(yù)防控制156
參考文獻159
第7章鼻疽伯克氏菌和鼻疽病164
7.1鼻疽病的歷史164
7.1.1鼻疽伯克霍爾德菌和鼻疽病的歷史164
7.1.2歷史的視角：作為生物武器的鼻疽伯克氏菌165
7.2致病機制166
7.2.1黏附和侵襲166
7.2.2分泌167
7.2.3群體感應(yīng)效應(yīng)（QS）169
7.2.4自體轉(zhuǎn)運蛋白169
7.3流行病學(xué)170
7.3.1宿主170
7.3.2感染源和傳播源170
7.3.3發(fā)生的事件170
7.4治療和疫苗172
7.4.1抗生素治療和新的治療方法172
7.4.2疫苗173
7.4.3全細胞疫苗173
7.4.4亞單位疫苗175
7.5診斷方法176
7.5.1血清學(xué)檢測176
7.5.2PCR檢測178
7.5.3新的診斷方法179
7.6結(jié)論性意見179
參考文獻181
第8章類鼻疽伯克氏菌191
8.1引言191
8.2歷史192
8.2.1首次報告的案例192
8.2.2屬的變化193
8.3流行病學(xué)193
8.3.1空間分布194
8.4傳播方式194
8.4.1皮膚接觸傳播195
8.4.2消化道攝入195
8.4.3呼吸道吸入196
8.4.4其他傳播途徑196
8.5臨床表現(xiàn)196
8.5.1臨床癥狀和轉(zhuǎn)歸196
8.5.2病理生理學(xué)199
8.6疾病的分子層面201
8.6.1基因組島（GI）和原噬菌體201
8.6.2菌落形態(tài)學(xué)202
8.6.3抗生素耐藥性203
8.6.4莢膜多糖（CPS）203
8.7發(fā)病機制204
8.7.1細胞黏附和侵襲204
8.7.2分泌系統(tǒng)：第三型和第六型205
8.8生物恐怖和生物戰(zhàn)的應(yīng)對措施206
8.8.1生物威脅206
8.8.2應(yīng)對措施207
參考文獻209
第9章貝氏柯克斯體：隱藏在眼前221
9.1引言221
9.1.1歷史意義221
9.1.2貝氏柯克斯體（C.burnetii）222
9.1.3培養(yǎng)不可培養(yǎng)物：貝氏柯克斯體研究的重大進展223
9.2將疑問從Q熱中剝離出來223
9.2.1人感染的流行病學(xué)223
9.2.2傳播224
9.2.3臨床特征225
9.2.4診斷226
9.2.5治療方法227
9.3貝氏柯克斯體的胞內(nèi)生活：貝氏柯克斯體空泡（CCV）的特征228
9.3.1侵入和細胞內(nèi)運輸228
9.3.2貝氏柯克斯體空泡的擴張230
9.3.3抗凋亡的特點230
9.4貝氏柯克斯體的致病機制研究231
9.4.1感染的實驗室模型231
9.4.2尋找細菌毒力因子231
9.4.3IVB型分泌系統(tǒng)Dot/Icm：一個重要的毒力因素232
9.4.4識別IV型分泌系統(tǒng)的底物233
9.4.5闡明效應(yīng)物的功能233
9.5展望：貝氏柯克斯體值得關(guān)注的原因？235
參考文獻236
第10章土拉弗朗西斯菌：兔熱病原體和生物恐怖劑252
10.1引言252
10.2自然傳播周期和感染途徑252
10.3流行病學(xué)、檢測和治療254
10.4細胞內(nèi)生命周期257
10.5宿主免疫反應(yīng)258
10.6宿主的代謝反應(yīng)259
10.7結(jié)論259
參考文獻261
第11章鼠疫耶爾森菌265
11.1引言265
11.2病原體特征265
11.3病理生理學(xué)266
11.4臨床特征和潛伏期266
11.4.1肺鼠疫266
11.5感染的途徑268
11.6臨床表現(xiàn)268
11.6.1腺鼠疫269
11.6.2肺鼠疫270
11.7實驗室診斷271
11.7.1樣品采集272
11.7.2樣品包裝272
11.7.3實驗室檢查272
11.8鼠疫的病例定義274
11.9鼠疫的臨床管理274
11.9.1引言274
11.9.2支持治療274
11.9.3特定的抗生素治療275
11.9.4暴露后預(yù)防276
11.9.5尸體管理276
11.10醫(yī)護人員防護277
11.10.1通用預(yù)防措施277
11.10.2選擇個人防護裝備277
11.10.3實驗室的保護措施278
11.10.4消毒和洗消278
11.10.5廢物管理279
參考文獻280
第12章細菌治療學(xué)284
12.1內(nèi)酰胺類抗生素和干擾細胞壁合成的抗生素286
12.2原核細胞蛋白質(zhì)合成抑制劑287
12.2.1抗分枝桿菌劑：安莎霉素（利福霉素）288
12.3氟喹諾酮類藥物288
12.4氨基香豆素289
12.5葉酸合成抑制劑289
12.5.1磺胺類藥物289
12.5.2二氨基芐基嘧啶290
12.6生物戰(zhàn)或生物恐怖關(guān)注的細菌制劑感染免疫療法290
參考文獻292
第13章生物威脅劑分子診斷方法的進展294
13.1引言294
13.2新型診斷技術(shù)295
13.2.1免疫學(xué)方法295
13.2.2生物傳感器297
13.2.3基于核酸擴增的技術(shù)299
13.2.4二代測序301
13.2.5微陣列304
13.2.6等溫擴增305
13.2.7微流控312
13.3總結(jié)313
參考文獻314
第14章二代測序在食源性微生物病原體檢測中的應(yīng)用329
14.1引言329
14.2二代測序：背景和歷史330
14.3測序的核心內(nèi)容332
14.3.1基因組大小和GC含量高低332
14.3.2覆蓋范圍333
14.3.3準(zhǔn)確性335
14.4短讀長測序335
14.5長讀長測序337
14.6使用二代測序數(shù)據(jù)進行病原體檢測339
14.7測序數(shù)據(jù)在病原體檢測中的應(yīng)用342
14.7.1公共衛(wèi)生環(huán)境下的腸道沙門氏菌342
14.7.2WGS和專業(yè)流行病學(xué)數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)更高分辨率的病原體分型342
14.7.3沙門氏菌血清分型和通過PCR推斷沙門氏菌血清分型344
14.7.4通過WGS拼接預(yù)測沙門氏菌血清型344
14.7.5NGS數(shù)據(jù)通�？梢约涩F(xiàn)有的基于等位基因PCR分型方案344
14.7.6WGS是一種無與倫比的高分辨率細菌分型工具345
14.7.7WGS、公共數(shù)據(jù)庫和生物信息學(xué)為發(fā)現(xiàn)假定的毒力因子提供了新的方法346
14.7.8WGS在研究由兩種血清型組成的雜交型肉毒毒素中的作用346
14.7.9通過核苷酸/蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn)新的肉毒桿菌神經(jīng)毒素血清型347
14.7.10梭狀芽孢桿菌屬以外細菌中肉毒毒素樣蛋白的鑒定348
14.8總結(jié)348
參考文獻350
第15章生物毒素作為生物威脅劑的概述357
15.1引言357
15.2生物毒素是中間譜制劑358
15.3生物毒素應(yīng)對委員會和機構(gòu)360
15.4生物毒素的分類362
15.4.1動物毒液362
15.4.2細菌毒素363
15.4.3海洋毒素365
15.4.4真菌毒素366
15.4.5植物毒素367
15.5總結(jié)368
參考文獻369
第16章農(nóng)業(yè)生物恐怖379
16.1引言379
16.2生物武器攻擊的原因379
16.3生物武器發(fā)展或攻擊農(nóng)業(yè)目標(biāo)的歷史382
16.4食物途徑385
16.5攻擊方式387
16.5.1作物387
16.5.2家畜388
16.5.3非國家行為的生物恐怖主義389
16.5.4基因工程389
16.6檢測模式390
16.7農(nóng)業(yè)目標(biāo)的脆弱性因素390
16.8非標(biāo)準(zhǔn)攻擊模型392
16.8.1生物巡航392
16.8.2對生物燃料作物的攻擊393
16.8.3引入物種的使用393
16.9對策394
16.9.1檢測394
16.9.2加強農(nóng)業(yè)機構(gòu)、其他聯(lián)邦機構(gòu)和軍方之間合作和溝通的建議396
16.9.3基因工程397
16.9.4先進農(nóng)業(yè)技術(shù)397
16.10總結(jié)398
參考文獻399
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