《Legal Medicine》：Microbial toxins in forensic science: detection, classification, and biosecurity implications ? a comprehensive review
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微生物毒素作为法医学重要研究对象，涉及生物威胁分类与检测技术革新。本文系统综述了金黄色葡萄球菌肠毒素、肉毒杆菌毒素和黄曲霉毒素三类关键毒素的法医学特性，重点分析表面增强拉曼光谱、液相色谱-质谱联用及下一代测序等先进技术的检测优势，并探讨CDC生物威胁分类体系在风险分级中的应用价值。
B.S. Gunashree
W-35, 4th Cross, B Main, Basappa Garden, Pipeline, Malleshwaram, Bengaluru 560003, India
摘要
微生物毒素对法医学构成了重大威胁，因为它们可能被用于生物恐怖主义、无意中接触病原体以及自然爆发。这篇综合综述探讨了识别、表征和研究微生物毒素作为法医证据的现有信息和技术。我们对与微生物毒素法医检测、毒素分类系统以及新兴分析技术相关的同行评审文献进行了系统性搜索。使用与法医微生物学、毒素检测和生物安全实施相关的关键词，在主要数据库中进行了广泛搜索。特别值得关注的三种微生物毒素是葡萄球菌肠毒素、梭菌毒素和霉菌毒素。当前的先进检测技术包括表面增强拉曼光谱、液相色谱-质谱和下一代测序，这些技术比以前的方法具有更高的灵敏度和特异性。美国疾病控制与预防中心的生物恐怖主义威胁分类系统对于确定威胁优先级和指导应对措施至关重要。微生物毒素的法医分析需要专业的分析能力、严格的质量保证体系以及在微生物学、分析化学和威胁评估方面的多学科专业知识。将现有技术与新技术相结合，可以提高常规监测和应急响应的能力。
引言
本文全面介绍了微生物毒素在法医学中的重要性，包括其识别方法、分类结构及其对生物安全的潜在影响。可以看出，葡萄球菌肠毒素、梭菌毒素和霉菌毒素是三种主要的法医关注对象，每种毒素在分析和调查应用方面都有其独特之处[1]。由于表面增强拉曼光谱（SERS）、液相色谱-质谱（LC-MS）和下一代测序（NGS）等先进方法的应用，最新的检测方法达到了前所未有的灵敏度水平[2]。美国疾病控制与预防中心建立的生物恐怖主义分类系统对于确定威胁的优先级和制定应对措施至关重要，尤其是考虑到B类病原体中的葡萄球菌肠毒素B（SEB），因为它具有潜在的武器化可能性[3]。SEB的超抗原活性的结构基础已有充分文献记载[4]，这为理解其强效作用提供了依据。
部分内容
历史背景
微生物毒素法医学是一个重要的研究领域，在过去50年中随着对生物恐怖主义威胁认识的加深和分析化学技术的进步而得到了快速发展[5]。美国疾病控制与预防中心设计了一套详细的生物恐怖主义病原体分类系统，将这些病原体分为A、B、C三类，依据它们造成大规模伤亡的可能性、传播的难易程度以及应对措施[6]。这一分类方法已被证明非常有效
葡萄球菌肠毒素及其法医学意义
葡萄球菌肠毒素是一组具有高度法医学意义的微生物毒素，因为它们稳定性强、毒性高，并且历史上曾被用作生物武器[10]。这些蛋白质耐热，分子量约为27–30 kDa，在100 ℃以上仍保持毒性，因此在生物安全方面极具挑战性。肠毒素作为超抗原，能够与抗原上的II类MHC分子结合
梭菌毒素及其法医学意义
在美国，由产气荚膜梭菌（Clostridium perfringens）产生的肠毒素（CPE）是导致食源性感染的最常见原因之一，通常与大型餐饮机构和机构食品服务相关[14]。该毒素通过与肠上皮细胞中的Claudin蛋白特异性相互作用，导致细胞孔洞形成并引发细胞破坏[14]。结构研究表明，这种毒素与气溶素类孔形成毒素具有相似性
霉菌毒素及其法医学意义
遗憾的是，由于霉菌毒素在自然界中广泛存在，并且可能通过农业恐怖主义或意外污染进入农业领域，因此它们在法医学上的应用较为有限[16]。其中最值得关注的霉菌毒素是T-2毒素和伏马毒素，尤其是T-2毒素在生物战中的使用备受关注[7]。霉菌毒素污染是一个全球性的严重问题
现代检测技术与法医学应用
过去十年中，检测技术的发展极大地推动了微生物毒素法医学的发展。下一代测序（NGS）等技术使得微生物的鉴定和来源追溯成为可能[22]。这些技术使法医科学家能够在菌株水平上描述微生物，从而更容易识别产毒微生物，并在某些情况下将样本与其来源对应起来。
表面增强拉曼光谱等现代检测技术为法医分析提供了强大的支持
质量保证与法律考量
确保微生物毒素法医分析结果的法律可辩护性，相关的质量保证要求非常严格[26]。与常规临床或环境测试相比，法医分析在证据保管链记录、方法验证和不确定性评估方面有更高的要求。参与法医毒素分析的实验室必须符合相关的法医标准
新兴威胁与未来方向
随着生物技术的发展和全球安全环境的变化，微生物毒素面临的威胁也在不断演变。合成生物学的发展引发了人们对工程化毒素的担忧，这些毒素可能更具毒性、更耐抗，或者稳定性更强。法医实验室需要准备好分析那些无法用现有技术识别的新毒素。
纳米技术也在快速发展中
主要毒素类别的比较分析
不同类别的微生物毒素在法医学上的价值差异很大，这取决于它们的物理特性、检测难度以及威胁程度。总体而言，毒素的特性差异会影响法医学的检测方法和调查重点。例如，葡萄球菌肠毒素具有异常高的热稳定性，使其在食品领域成为难以处理的威胁
结论
微生物毒素对法医学构成了日益严重的挑战，需要高度专业化的技能、复杂的分析技术和严格的质量保证流程。主要有三类具有法医学意义的毒素：葡萄球菌肠毒素、梭菌毒素和霉菌毒素；每种毒素在检测和解释方面都有其独特的问题，需要针对特定类别采取相应的解决方案。新的分析技术（如下一代测序）为法医工作提供了有力支持
