バイオディフェンス

バイオディフェンスとは、生物学的脅威に対抗し、生物学的リスクを軽減し、自然発生的、偶発的、または意図的であるかを問わず、また人間、動物、植物、または環境の健康に影響を与えるかどうかにかかわらず、生物学的インシデントに備え、対応し、回復するための対策を指します。^{[1]バイオディフェンス対策は、多くの場合、}バイオセキュリティまたはバイオセーフティの向上を目的としています。バイオディフェンスは、生物兵器やバイオテロの文脈で頻繁に議論されており、一般的に軍事用語または緊急対応用語と見なされています。

バイオディフェンスは、民間の非戦闘員と軍事戦闘員（戦場の兵士）という 2 つの異なる対象集団に適用されます。水と食糧の供給の保護は、バイオディフェンスの重要な部分となることがよくあります。

米国の軍事的バイオ防衛は、 1956年にメリーランド州フォート・デトリックに設立された米国陸軍医療部隊(USAMU)から始まりました。(同じくフォート・デトリックにあった米国陸軍生物兵器研究所[1943-1969] とは対照的に、USAMU の使命は兵器開発ではなく、純粋に生物兵器に対する防御手段の開発でした。) USAMU は1969年に廃止され、現在の米国陸軍感染症医学研究所 (USAMRIID)が引き継ぎました。

米国国防総省(DoD) は、少なくとも 1998 年以来、ワクチンベースの生物防御の開発と応用に重点を置いてきました。2001 年 7 月に DoD が委託した報告書では、「DoD の重要製品」として、炭疽菌(AVA および次世代)、天然痘、ペスト、野兎病、ボツリヌス菌、リシン、および馬脳炎に対するワクチンが挙げられています。これらのターゲットのうち 2 つは毒素 (ボツリヌス菌とリシン) であり、残りは感染性物質であることに注意してください。

古典的および現代的な生物兵器の生物はすべて動物の病気であり、唯一の例外は天然痘であることに注意することが非常に重要です。したがって、生物兵器が使用されると、動物が人間と同時に、あるいは人間よりも早く病気になる可能性が非常に高くなります。

実際、1979年にソ連のスベルドロフスク（現エカテリンブルク）で起きた、生物兵器による最大規模の事故である炭疽菌の流行では、市の南東部にある軍事施設（コンパウンド19として知られ、現在でも立ち入り禁止。スベルドロフスク炭疽菌流出事故を参照）から菌が放出された地点から200キロも離れた場所で羊が炭疽菌に感染した。

したがって、人間の臨床医と獣医師が関与する強力な監視システムにより、生物兵器攻撃を流行の早い段階で特定し、感染しているがまだ発症していない大多数の人々（および/または動物）の病気の予防が可能になります。

たとえば炭疽菌の場合、攻撃後 24 ～ 36 時間で、免疫力が低下している人や、放出地点に近かったために多量の菌を摂取した人など、少数の人が典型的な症状や兆候 (事実上独特な胸部 X 線所見を含むが、適時に報告を受ければ公衆衛生当局によって認識されることが多い) を呈する可能性が高い。これらのデータを地元の公衆衛生当局がリアルタイムで利用できるようにすることで、炭疽菌の流行に関するほとんどのモデルでは、曝露した人口の 80% 以上が症状が出る前に抗生物質治療を受けることができ、この病気による中程度の高い死亡率を回避できることが示されています。

バイオ防衛の目標は、国家および国土安全保障、医療、公衆衛生、諜報、外交、警察の各界による継続的な取り組みを統合することです。医療従事者と公衆衛生担当官は、防衛の最前線にいます。一部の国では、民間、地方、州 (州) の能力が連邦政府の資産によって増強され、調整され、生物兵器攻撃に対する多層防御を提供しています。第一次湾岸戦争中、国連は、民間人に対する大量破壊兵器の使用の可能性に対応するため、生物化学対応チームであるタスクフォース スコーピオを発足させました。

農業、食料、水を保護するための従来のアプローチ、すなわち、病気の自然または意図しない導入に焦点を当てることは、意図的、多重、反復的である可能性のある現在の、そして将来予想される生物兵器の脅威に対処するための集中的な取り組みによって強化されています。

生物兵器やバイオテロの脅威が高まっているため、遭遇した疑わしい物質をその場で分析し、特定する特殊な現場ツールの開発が進められています。ローレンス・リバモア国立研究所(LLNL) の研究者が開発している技術の 1 つに、「サンドイッチ免疫測定法」があります。この技術では、特定の病原体を狙った蛍光染料で標識した抗体を銀と金のナノワイヤに取り付けます。^[2]

米国立アレルギー感染症研究所(NIAID) も生物兵器の特定と予防に携わっており、2002 年に初めて生物防衛戦略を発表し、新しい病原体が話題になるたびに定期的に更新しています。この戦略リストには、特定の感染性病原体に対する対応が、これらの病原体の分類とともに記載されています。米国国土安全保障省がどの病原体が最も脅威となるかを詳細に説明した後に、NIAID は対策案を提示します。

計画には、人材専門家の訓練や生物学的識別システムの開発が含まれる場合があります。最近まで、米国では、生物学的防衛戦略のほとんどが、都市の一般市民ではなく、戦場にいる兵士を保護することに重点が置かれていました。財政削減により、病気の発生を追跡することが制限されています。大腸菌やサルモネラ菌による食中毒などの一部の発生は、自然発生または意図的な原因による可能性があります。

人材育成プログラム

現在までに、いくつかの絶滅の危機に瀕した国々は、生物学的脅威に対処する専門職員を養成するため、大学でさまざまな研修プログラムを設計してきた（例：ジョージ・メイソン大学バイオディフェンス博士課程（米国）^[3]またはレザ・アガヌーリ博士（イラン）が指定したバイオディフェンス戦略研究博士課程^[4]）。これらのプログラムは、学生や将校がバイオディフェンスとバイオセキュリティの分野で学者や専門家として活躍できるよう準備することを目的としている。これらのプログラムは、自然および人為的な生物学的脅威に関する知識と、バイオセキュリティを強化するための政策や戦略を策定および分析するスキルを統合している。不拡散、諜報および脅威評価、医療および公衆衛生への備えなど、バイオディフェンスの他の分野もこれらのプログラムの不可欠な部分である。

備え

生物兵器はテロリストにとって比較的入手しやすく、米国では脅威が高まっています。研究所では、早期警告を発し、汚染地域や危険にさらされている人々を特定し、迅速な治療を促進するための高度な検出システムの開発に取り組んでいます。都市部での生物兵器の使用を予測する方法や、生物兵器攻撃に関連する地域の危険性を評価する方法が、主要都市で確立されつつあります。さらに、法医学技術では、生物兵器、その地理的起源、および/または最初の起源の特定に取り組んでいます。環境への追加的な懸念を引き起こすことなく施設を修復するための除染技術も、取り組みの 1 つです。

バイオテロの早期発見と迅速な対応は、公衆衛生当局と法執行機関の緊密な協力に依存しているが、現在そのような協力は欠如している。国レベルの検出資産やワクチン備蓄は、地方自治体や州当局がアクセスできない場合には役に立たない。^[5]

米国の戦略

2022年10月、バイデン政権は「生物学的脅威に対抗し、パンデミックへの備えを強化し、世界的な健康を達成するための国家バイオ防衛戦略と実施計画」を発表した。 ^[6]これはトランプ政権の2018年の国家バイオ防衛戦略を更新したものである。^[7]

2004年、当時のジョージ・W・ブッシュ大統領が国土安全保障大統領指令10に署名した時点で、米国政府はバイオテロ攻撃に対する包括的な防衛戦略を持っていました。^[8]この指令は、国の21世紀のバイオ防衛システムを提示し、米国と世界の利益に対する生物学的攻撃を防止、保護、緩和するためのさまざまなタスクを連邦政府機関に割り当てました。しかし、2018年まで、連邦政府は包括的なバイオ防衛戦略を持っていませんでした。^[9]

バイオサーベイランス

1999年、ピッツバーグ大学の生物医学情報科学センターは、 R​​ODS（Real-Time Outbreak Disease Surveillance）と呼ばれる最初の自動バイオテロ検出システムを導入しました。RODSは、多くのデータソースからデータを収集し、それらを使用して信号検出を実行するように設計されており、つまり、可能な限り早期にバイオテロイベントの可能性を検出します。RODSおよび同様のシステムは、クリニックデータ、検査データ、市販薬の販売データなどのソースからデータを収集します。^{[10] [11]} 2000年、RODS研究所の共同ディレクターであるマイケル・ワグナーと下請け業者のロン・アリエルは、「非伝統的な」（非医療）データソースからライブデータフィードを取得するというアイデアを思いつきました。RODS研究所の最初の取り組みは、最終的に全国小売データモニターの設立につながりました。これは、全国の20,000の小売店からデータを収集するシステムです。^[10]

2002年2月5日、ジョージ・W・ブッシュはRODS研究所を訪問し、全50州にバイオ監視システムを設置するための3億ドルの支出提案のモデルとして利用した。近くのフリーメーソン寺院で行った演説で、ブッシュはRODSシステムを現代の「DEW」ライン（冷戦時代の弾道ミサイル早期警戒システムを指す）と比較した。^[12]

新しい学際科学であるバイオサーベイランスの原理と実践は、マイケル・ワグナー、アンドリュー・ムーア、ロン・アリエルが編集し、2006 年に出版された『バイオサーベイランス ハンドブック』で定義され、説明されています。バイオサーベイランスは、病気の発生をリアルタイムで検出する科学です。その原理は、自然発生と人為的流行 (バイオテロ) の両方に適用されます。

バイオテロ事件の早期発見に役立つ可能性のあるデータには、多くのカテゴリーの情報が含まれます。病院のコンピュータシステム、臨床検査室、電子健康記録システム、検死官記録管理システム、911コールセンターコンピュータ、獣医医療記録システムなどの健康関連データが役立つ可能性があります。研究者たちは、牧場や肥育場、食品加工業者、飲料水システム、学校の出席記録、生理学的モニターなどから生成されるデータの有用性も検討しています。^[11]直感的には、複数のタイプのデータを収集するシステムは、1種類の情報のみを収集するシステム（単一目的の検査室や911コールセンターベースのシステムなど）よりも有用であり、誤報も少ないと考えられます。実際、その通りのようです。

ヨーロッパでは、生物学的緊急事態を追跡するために必要な、大陸規模の疾病監視が組織化され始めている。このシステムは感染者を監視するだけでなく、発生源を突き止めようともしている。

研究者たちは脅威の存在を検出するデバイスを実験しています。

• 細菌毒素の存在を警告する生きた神経細胞を含む小さな電子チップ（広範囲の毒素の識別）
• 発光分子に結合した抗体を並べた光ファイバーチューブ（炭疽菌、ボツリヌス菌、リシンなどの特定の病原体の識別）

新しい研究によると、紫外線アバランシェフォトダイオードは、空気中の炭疽菌やその他のバイオテロ物質を検出するのに必要な高いゲイン、信頼性、堅牢性を備えていることがわかっています。製造方法とデバイスの特性は、2008 年 6 月 25 日にサンタバーバラで開催された第 50 回電子材料会議で説明されました。フォトダイオードの詳細は、2008 年 2 月 14 日発行の Electronics Letters 誌と 2007 年 11 月発行の IEEE Photonics Technology Letters 誌にも掲載されました。^[13]

米国国防総省は、世界新興感染症監視・対応システムを含むいくつかのプログラムを通じて世界的なバイオサーベイランスを実施している。^[14]

バイオテロ事件への対応を求められる政府機関には、法執行機関、危険物/除染ユニット、救急医療ユニットなどがある。米軍にはバイオテロ事件に対応できる専門部隊があり、その中には脅威を検出、特定、無力化し、バイオテロ剤にさらされた被害者を除染できる米海兵隊の化学生物事件対応部隊や米陸軍の第20支援コマンド（CBRNE）がある。BSL3またはBSL4病原体に曝露した人を治療できる病院は4つあり、国立衛生研究所の特別臨床研究ユニットはその1つである。国立衛生研究所は2010年4月に施設を建設した。このユニットは、独自の気流システムを備えた最先端の隔離機能を備えている。このユニットは、エボラ出血熱などの感染性の高い病原体の発生により病気になった患者の治療についても訓練を受けている。医師たちはUSAMRIID、NBACC、IRFと緊密に連携している。これらの患者をケアするための高いレベルの自信を維持するために、特別なトレーニングが定期的に行われます。

2015年、世界のバイオ防衛市場は98億ドルと推定された。専門家は、この大きな市場は、世界中でバイオテロの脅威が高まった結果として政府の関心と支援が高まったことと関連しているとした。政府の関心の高まりにより、近い将来に業界が拡大すると予想される。Medgadget.comによると、「プロジェクトバイオシールドのような多くの政府立法は、化学、放射線、核、生物攻撃に対する対抗手段を各国に提供している。」^[15]

バイオシールドプロジェクトは、天然痘や炭疽菌のさまざまな菌株を標的とした、利用しやすい生物学的対抗手段を提供している。「このプロジェクトの主な目標は、次世代の対抗手段を構築し、革新的な研究開発プログラムを作成し、緊急時に効果的に治療を使用できるFDA（食品医薬品局）のような機関を設立するための資金提供機関を設立することです。」 [ ^15]資金の増加と、公衆衛生機関によるバイオ防衛技術への投資に対する高い考慮は、世界のバイオ防衛市場の成長を引き起こす可能性がある。^[15]

世界のバイオディフェンス市場は、アジア太平洋、ラテンアメリカ、ヨーロッパ、中東アフリカ、北米などの地理的な場所に分かれています。北米のバイオディフェンス産業は世界の産業を大きくリードしており、2015年の地域別収益シェアは最も高く、莫大な資金と政府の支援により、今年は約89億1000万ドルの収益をもたらしました。ヨーロッパのバイオディフェンス市場は、予測期間までに11.41%のCAGRを記録すると予測されています。英国国防省は、防衛および民間研究に7567万ドルを交付し、2012年の地域別産業シェアは最高となりました。^[15]

2016年、Global Market Insightsは、詳細で科学的なデータに裏付けられたバイオディフェンス市場の新しいトレンドを網羅したレポートを発表しました。バイオディフェンス市場の業界リーダーには、Emergent Biosolutions、SIGA Technologies、Ichor Medical Systems Incorporation、PharmaAthene、Cleveland BioLabs Incorporation、Achaogen（2019年に倒産^[16]）、Alnylam Pharmaceuticals、Avertis、^[17] Xoma Corporation、Dynavax Technologies Incorporation、Elusys Therapeutics、DynPort Vaccine Company LLC、Bavarian Nordic、Nanotherapeutics Incorporationなどがあります。^[15]

2018年7月の第115回議会では、共和党と民主党の議員4名（アンナ・エスホー、スーザン・ブルックス、フランク・パローネ、グレッグ・ウォルデン）が、パンデミックおよびあらゆる危険への備えとイノベーション推進法（PAHPA）（HR 6378）と呼ばれるバイオ防衛法案を提出した。この法案は、バイオテロ行為によって生じたものであろうと自然災害によって生じたものであろうと、幅広い公衆衛生上の緊急事態に対処するための連邦政府の準備を強化するものである。この法案は、病院準備プログラム、公衆衛生緊急事態準備協力協定、プロジェクトバイオシールド、医療対策（MCM）の高度な研究開発のためのBARDAなど、バイオテロやその他の公衆衛生上の緊急事態への備えと対応活動を改善するための資金を再承認するものである。^[18]

HR6378には両政党から24人の共同提案者がいる。2018年9月25日、下院は法案を可決した。^[19]

• 生物および化学薬品の変動強化センシング
• 国立生物防衛分析対策センター(NBACC)
• ファージ誘発イオンカスケードの検知
• アメリカ陸軍感染症医学研究所(USAMRIID)
• 米国の生物防衛プログラム

• 国防総省 (2001)。生物兵器防衛ワクチン研究開発プログラムに関する報告書。2005 年 2 月 25 日閲覧。
• 米国医学研究所および全米アカデミー国立研究評議会 (2004)。『対抗手段に最大限の対策を講じる: 生物兵器に対する医療対抗手段を開発するための国防総省プログラムの問題への対処』。全米アカデミー出版 (ワシントン DC)。ISBN 0-309-09153-5 (ペーパーバック)。 

• BiodefenseEducation.org - バイオディフェンスのデジタルライブラリと学習コラボレーション
• NIAIDバイオディフェンス研究
• バイオディフェンス分野