综述：生物安全威胁全球卫生准备：新兴技术与解决方案综述

《Frontiers in Public Health》：Global health preparedness for biosecurity threats: a review of emerging technologies and solutions

　　

生物安全威胁因对全球卫生安全的影响而成为公共卫生领域的重大问题。尽管全球组织已实施若干策略以减轻自然、意外或故意生物威胁带来的风险，但关于全球卫生对生物安全威胁准备情况的实证数据仍在不断发展中。因此，本研究旨在综合现有证据，探讨新兴技术在增强全球卫生对生物安全威胁准备情况中的作用。遵循PRISMA（系统评价和荟萃分析优先报告条目）指导方案，研究人员在PubMed、Google Scholar和EBSCOHOST数据库中检索了2015年至2026年间发表的关于生物安全准备和新兴技术的同行评审文献及灰色文献。提取的数据用于叙述性综合。在识别出的349篇论文中，本研究精选了51篇最具相关性和代表性的论文进行审查。识别出的关键技术包括人工智能（_AI）、基因组监测、合成生物学、生物传感器、机器人技术和数字健康平台。这些技术改善了疫情检测、监测和响应协调。然而，挑战包括双重用途风险、伦理关切、获取机会不均以及监管空白。研究得出结论，新兴技术在增强全球卫生准备方面具有广阔前景，但需要强有力的治理框架、公平获取和多学科合作以减轻风险并最大化收益。鉴于技术进步使世界成为一个“地球村”，需要涉及相关利益相关者协同作用的多学科方法来应对生物安全威胁。

**生物安全威胁的性质与范围**
生物安全威胁因其对人类健康和福祉可能产生的灾难性影响而被日益视为全球性关切。这些威胁源自多种来源，包括自然发生的流行病、毒力微生物意外实验室泄漏以及生物恐怖主义⁽¹⁾。它们可能导致并加剧新兴和再现性传染病及抗菌素耐药性事件上升的趋势。近年来，气候变化以及贸易和商业全球化的加剧增加了人员流动性，并因可能促进病原体的快速传播和改变生态动态而加剧了这些威胁⁽²⁾。反过来，这可能导致新感染性病原体的出现。生物安全威胁的出现可能是新的、再现的或人工制造的^(12–14)。此类威胁的例子包括新发传染病、抗菌素耐药性、实验室事故和生物恐怖主义。如果得不到遏制，这些威胁将对人类种族产生生存影响⁽¹⁵⁾。最近的疫情，如2019年冠状病毒病（COVID-19）、拉沙热和猴痘，证明了全球生物风险持续和不断演变的性质^{(12, 16)}。此外，与生物武器、抗菌素耐药性、实验室安全以及医疗系统内的网络漏洞相关的担忧进一步加剧了这些威胁^{(2, 8, 12)}。

**新兴技术的关键主题发现**
研究确定了六类关键新兴技术，它们在增强全球卫生对生物安全威胁的准备方面发挥着核心作用。

**人工智能与数字监测**
综述表明，人工智能（_AI）可用于预测、进行实时监测并对疾病爆发做出响应和及时的决策，从而增强爆发预测、实时监测和决策制定能力^{(8, 17–19)}。同样，机器学习模型可用于通过早期检测和疫情预报进行及时干预^{(20, 21)}。例如，数据揭示_AI支持流行病学模型曾用于预测和早期检测中国在COVID-19的传播^{(33, 34)}。韩国的证据表明，将机器学习集成到数字监测系统中有助于快速接触者追踪和COVID-19疫情 containment⁽³⁵⁾。此外，像疫情响应管理与分析系统（_SORMAS）这样的数字监测系统已在尼日利亚通过早期检测和及时响应协助有效管理埃博拉病毒病（_EVD）和拉沙热的病例^{(9, 36, 37)}。在南美洲和澳大利亚的不同地区，数字平台也被用于加强公共卫生措施以遏制生物安全威胁^{(38, 39)}。

**基因组监测与诊断**
基因组技术的使用正越来越多地用于快速病原体识别和突变追踪^{(13, 22, 23)}。便携式测序工具可用于现场监测和疾病爆发的 containment⁽¹⁸⁾。在非洲，尼日利亚在COVID-19大流行期间部署基因组技术以扩大测序能力^{(40, 41)}，而在南非的使用则导致了对令人担忧的严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（_SARS-CoV-2）变体的早期识别⁽⁷⁾。中国和印度成功利用新兴解决方案快速检测病毒突变和疫情感染的传播途径^{(29, 42)}。此外，通过全球流感数据共享倡议（_GISAID）等平台进行的基因组数据共享，使北美和欧洲能够实时追踪病原体进化^{(43, 44)}。同样，尽管资源受限，南美洲的巴西也实施了基因组流行病学方法⁽⁴⁵⁾。

**合成生物学与疫苗开发**
合成生物学具有快速开发疫苗和治疗方法的潜力，特别是信使核糖核酸（_mRNA）平台^{(14, 17, 18)}。合成生物学方法导致北美和欧洲快速开发出COVID-19疫苗^{(46, 47)}。同样，先进的重组和病毒载体疫苗技术已部署以支持中国和印度的大流行应对^{(29, 48)}。非洲国家正在努力使用新兴技术生产本地疫苗⁽¹⁸⁾。澳大利亚等国已部署合成生物技术适应型疫苗进行试验和制造合作⁽⁴⁸⁾。

**生物传感器、机器人技术与纳米技术**
生物传感器和机器人技术 enables 早期检测和前线响应活动^{(18, 24)}。同样，纳米技术可以提高流行病工具的诊断能力^{(25, 26)}。例如，基于移动生物传感器的诊断工具已用于疟疾和结核病等疾病，改善了非洲快速检测的可及性。在COVID-19感染高峰期，中国部署了机器人技术用于消毒和患者护理，而可穿戴生物传感器实现了连续健康监测⁽³⁴⁾。在北美和欧洲，基于纳米技术的诊断平台已被用于提高诊断工具的灵敏度并缩短检测时间⁽⁴⁹⁾。同样，南美洲国家已探索用于监测虫媒疾病的生物传感器⁽¹⁸⁾。

**综合监测与“同一健康”方法**
使用综合系统和“同一健康”（_{One Health}）方法可以增强人类、动物和环境健康领域的实时监测能力^{(4, 17, 27, 28)}。对撒哈拉以南非洲国家进行的系统综述显示，“同一健康”框架在应对埃博拉、裂谷热和病毒性人畜共患病疫情方面得到了成功实施⁽¹⁶⁾。同样，使用涉及人类-动物监测系统的综合方法来管理禽流感狂犬病提高了及时性、敏感性和响应协调性，如亚洲环境下的系统综述所示⁽⁵⁰⁾。

**新兴解决方案的治理与伦理挑战**
必须加强监管监督，以预防或减轻与新兴技术和解决方案相关的潜在危害风险。正如各研究广泛报道的那样，对生物安全威胁新兴技术的关切包括双重用途风险^{(14, 27, 29)}、数据隐私和安全^{(8, 15, 30, 31)}以及获取机会不均^{(17, 19)}。因此，需要开发和实施有效的治理框架，以确保负责任地使用和公平分配用于生物安全威胁的新兴技术。例如，非洲、亚洲和欧洲的_AI-监测系统存在潜在的隐私和安全问题^{(29, 51, 52)}。此外，北美和欧洲的记录显示合成生物学技术与双重用途风险有关^{(14, 53)}。此外，还有关于中低收入国家（_LMICs），特别是撒哈拉以南非洲（_SSA）获取新兴技术挑战的担忧^{(18, 30)}。

**讨论与结论**
本综述强调新兴技术在加强全球准备和应对生物安全威胁方面的变革性作用。综合框架特别强调人工智能、基因组监测、合成生物学和数字健康系统之间的协同相互作用，以增强早期检测、响应和减轻生物安全威胁。然而，最大化其影响需要协调的全球行动、强有力的治理和公平获取，以确保所有地区都能从这些创新中受益。