核能的发展和核技术的广泛应用带来了巨大的社会经济效益，但也伴随着核事故发生的风险。到目前为止，世界范围内已发生百余起核与辐射事故，不仅造成直接的人员伤亡和财产损失，更引发公众对辐射诱发疾病的担忧。恐怖组织利用放射性物质制造“脏弹”的潜在威胁，更凸显了核安全的重要性。核事故发生后，快速准确地对受照人群进行剂量估算，是有效进行医疗救治和公共卫生管理的关键。传统的细胞遗传学分析存在实验周期长、工作量巨大等局限性，难以满足快速响应的需求。因此，建立生物剂量实验室网络，利用国际及区域合作等方法进行高通量、高效率的剂量估算，成为核应急响应的重要手段。本文对国际辐射生物剂量实验室网络的发展及其开展的相关工作进行综述，以期促进我国生物剂量实验室网络的建立和快速发展^[1]。

一、世界卫生组织(WHO)的生物剂量网络(BioDoseNet)

依据《应急响应条例》和《国际卫生公约》，世界卫生组织(WHO)有义务对其成员国在公众健康和医疗等方面提供技术援助。1987年，WHO成立了辐射应急医学准备和援助网络(Radiation Emergency Medical Preparedness and Assistance Network，REMPAN)，此网络的主要目的是支持WHO的工作，向发生核事故的国家提供紧急医疗和公共健康援助，并负责研究和制定核与辐射应急相关的医疗对策。目前REMPAN有40多个成员，15个合作中心和30个联络处^[2]。

WHO认识到建立生物剂量网络的必要性，于2007年12月在瑞士日内瓦WHO总部举行了一次协商会议，以规划全球生物剂量网络(BioDoseNet)的框架，期望BioDoseNet将能够使用多种方法进行生物剂量评估^[3]。WHO具有独特的优势，可与联合国193个会员国的卫生部门直接合作，以便在发生辐射事故或核紧急情况时提供医疗支持和公共卫生咨询，同时WHO具有网络建设能力并提供技术援助和信息，以支持辐射防护和放射卫生领域的国家规划。生物剂量估算实验室的全球网络也将进行定期的技术比对研究、长期持续的专门知识的培训和演练^[4]。BioDoseNet由全球专业实验室、区域参比实验室、国家实验室和区域国家实验室这几种类型的实验室组成，它们之间共享样本和数据，并在培训方面进行合作^[1]。

WHO的生物剂量网络不定期举办学术交流活动。2010年10月在法国举办，2013年在荷兰举办，2015年在美国举办，2018年在德国举办，2022年在线上举办。每次会议的主题涵盖传统电子顺磁共振(EPR)剂量学的应用、物理剂量与细胞遗传学生物剂量、大批量人群伤亡事件的剂量估算等^[5]。

WHO在2009、2015和2020年进行过3次生物剂量网络的评估。自第一次BioDoseNet调查以来，随着新方法的认可、网络评分的增长、新的生物剂量估算实验室的创建和新的区域网络的形成，生物剂量估算领域取得了很大进展。BioDoseNet调查最初是在2009年开发和实施的，使用的是简单的MS Word格式。2015年，调查进一步细化，并使用在线工具完成问卷。2020年，该调查以2015年的调查为起点重新启动，试图使问题尽可能相似，以便进行调查间比较。该调查的链接被发送到WHO BioDoseNet的84名成员名单^[2]。在回复率方面三者有所不同，在第一次调查的65个实验室中有57个做出答复；在第二次中67个实验室有62家做出了答复，回复率有所增加；在第三次调查中来自欧洲、亚洲、美洲、非洲和澳大利亚42个国家的62个实验室共对调查做出了回应，回复率为74%，与之前的两次调查相比，参与度都有所下降。还有一个自BioDoseNet成立以来显著的变化，2009年，只有大约30%的实验室是网络的一部分，这意味着大约70%的实验室是孤立工作的。在随后的每次调查中，这一比例在2015年增加到近40%，现在达到50%以上，这种增长可归因于几个关键网络的增长^[1]。在2015年几乎所有的实验室都具有组织采集用于生物剂量估算的血液样本的能力。相比于2009年，这是一个巨大的进步。此外，在这6年中，拥有每种技术剂量-效应标准曲线的实验室的百分比也有所增加，而且拥有两条或3条不同辐射品质射线剂量-效应标准曲线的实验室百分比也有所增加。总的来说，各会员国对BioDoseNet感到满意，而且成员国之间建立的联系更加促进实验室之间的合作和相互支持^[3]。

各会员国的需求主要是改善实验室之间的国际交流，以实现更好的研究合作、新技术的描述、培训并促进参与实验室间比对。建议举办网络研讨会和现场会议，以进一步促进信息交流和合作。因此人们希望BioDoseNet可以在加强全球对辐射紧急情况的准备和向发展中国家推广生物剂量学能力方面发挥作用。BioDoseNet还可以提供一种资源，将更成熟的实验室的建议提供给新的实验室。BioDoseNet网站可以改进包括多种语言。BioDoseNet图像存储库被确定为一项重要的活动，应该维护和进一步发展。

二、国际原子能机构(IAEA)的核应急响应和援助网络(Response and Assistance Network, RANET)

除了WHO建立了生物剂量网络，国际原子能机构(IAEA)也建立了相应的网络。在首批4个成员国(芬兰、墨西哥、斯里兰卡和美国)向IAEA承诺愿意为RANET提供帮助后，RANET开始投入使用。RANET建立于2005年，由IAEA与国际应急中心负责协调，是一个以IAEA为基础的国际核应急响应网络。截止到2023年，RANET注册国数量增加至41个^[4]。它的主要职责是促进和协调国际社会对核或放射性事件的应急准备和响应工作。RANET的协调是由IAEA在《核事故或辐射紧急情况援助公约》的框架下开展。

RANET用于在核事故或辐射紧急情况下，发挥协调和国际援助的全球响应功能。如果发生严重放射性事故，且事故后果超过一个成员国国内的响应能力，该成员国可以通过RANET获得8个方面的援助，包括去污、剂量评价、环境取样与分析、医疗支持、核设施评价与建议、辐射调查、放射性评价与建议以及放射源的搜寻与回收。援助方式包括派遣专家以及提供设备和技术^[5]。生物剂量估算只是该援助网络的一个侧面。2020年，在贝鲁特爆炸后IAEA工作组向黎巴嫩提供技术和设备援助，在RANET中注册的会员国参与提供援助，以尽量减少核或辐射紧急情况的实际或潜在辐射后果^[6]。

三、北美生物剂量网络(North American Biological Desimetry Network, NBDN)

北美生物剂量网络起源于2002年成立的加拿大实验室网络，最初由4个加拿大参比实验室组成，包括加拿大卫生部(HC)、加拿大国防研究与发展部-渥太华(DRDC)、麦克马斯特大学和加拿大白垩河核实验室(CNL)^[5]。到2005年已发展成为一个由4个参比实验室和医院遗传学部门的18个卫星实验室组成的网络，这些实验室经过培训后，双着丝粒染色体的分析能力得到明显提升^[7]。后来加拿大又制定一项国家生物剂量学响应计划(National Biological Dosimetry Response Plan)，其中包括提高研究性实验室和临床实验室的专业知识和能力。该计划包括在4个经验丰富的研究实验室之间建立一个互动网络。这些核心实验室正在开发和测试生物剂量估算的新方法，同时对应急情况下生物剂量估算的双着丝粒染色体分析方法进行优化和标准化^[8]。

有项研究共有来自22个不同实验室的41个人参与。该研究中计算了所有实验室双着丝粒加着丝粒环(dic + r)的畸变率，并与校准剂量-效应曲线进行了比较。单个实验室的结果也用统一的剂量-效应曲线和相应的数据进行了独立评估。进行这项研究是为了测试加拿大扩大应急生物剂量估算的能力。将各种临床细胞遗传学实验室的评分结果与加拿大卫生部生物剂量估算参比实验室进行了比较。不同实验室之间结果的差异可能是由于每张标本分析的中期分裂相数量较少(低统计能力)，而不是实验室评分标准和专业知识之间的固有差异。通过在临床实验室和研究实验室之间进行更多的相互比较，期望能够验证临床实验室分诊分析，而无需所有实验室都有剂量-效应曲线^[8]。

北美生物剂量网络从2007年开始每年进行比对工作。2008年，美国的两个实验室加入该网络，创建了北美生物剂量网络，并定期参加加拿大的年度实验室比对工作。加拿大生物剂量网络能够快速准确地使用各种不同的测定方法进行剂量估算。这些研究结果使医学界、公众和政府机构相信，在发生核事故时，生物剂量估算法可以用于管理和治疗患者，以确保将健康风险降到最低。

四、欧洲生物剂量网络(Running the European Network of Biological Dosimetry and Physical Retrospective Dosimetry，RENEB)

RENEB是目前发展最完善、影响最大的洲际生物剂量网络，对区域性生物剂量实验室网络的运行和组织有很好的经验借鉴。RENEB于2012-2015年期间在欧盟委员会的支持下成立，是一个可实现欧洲生物剂量和回顾性物理剂量估算的网络。RENEB涉及具有生物和物理分析经验、知识、技能和能力的欧洲实验室，可用于在发生大规模辐射射紧急情况时对大量个体进行分类剂量评估。2017年，在完成初始项目后，RENEB转变为一个法律协会，并将全称由Running the European Network of Biological Dosimetry更改为Running the European Network of Biological Dosimetry and Physical Retrospective Dosimetry，以继续其宗旨：维持实验室技能，以便在恐怖主义或军事行为以及意外暴露辐射的情况下进行剂量估算，以支持医疗管理决策^[9]。

自2012年以来，在RENEB的框架内，已经针对各种不同生物剂量的检测方法和不同的研究问题进行了多次实验室比对，包括网络激活、现场演练、基于网络的评分、建立剂量-效应标准曲线、分类剂量评估或网络成员之间协调。RENEB网络定期对每种生物剂量检测技术进行比对，以进行协调、培训和保持网络对应急响应情况的准备。每种生物剂量检测技术的实验室比对都由不同的RENEB成员组织，以便合作伙伴对后勤保障方面进行培训，方便进行处理和运输大量样本^[10]。

从2012到2021年期间，RENEB实验室网络对双着丝粒染色体(DCA)分析、胞质分裂阻滞微核(CBMN)、荧光原位杂交(FISH)分析染色体易位、早熟染色体凝集(PCC)、γ-H2AX焦点、基因表达(GE)、电子顺磁共振(EPR)和光致发光(OSL)等方法进行了多次实验室间比对^[9]。

对于DCA，在手动分类模式(20~50个细胞)下进行评分，并通过Z评分比较实验室在剂量估算方面的表现^[11]。此外，通过将剂量估算分组为0~1、1~2和>2 Gy的区间来评估性能。RENEB已组织7次DCA实验室间比对，分别在2012、2013、2014、2015、2017、2019和2021年；对于CBMN，评分以全模式(每张载玻片500个双核(BN)细胞的手动评分，每个样本2张玻片)或分类模式(每张玻片1 000个BN细胞的自动/半自动评分，每个样本2张玻片)。使用Z评分和分诊不确定区间比较剂量估算中的实验室性能^[12]。CBMN的实验室间比对已组织3次，分别在2013、2014和2021年，每次都有14个左右的实验室参与^[13]；对于FISH，根据大约500个中期分裂相细胞的分析进行剂量估算，主要根据Z评分比较剂量评估结果。FISH的实验室间比对也是组织了3次，分别在2012、2013和2014年，每次都有10个左右的实验室参与。

在RENEB刚开始组织实验室间比对时，许多实验室的PCC分析经验水平较低，利用细胞融合技术进行PCC分析尚未广泛应用于生物剂量估算。因此，2012—2014年的工作主要是协调和建立PCC分析方法的标准化操作程序，并构建剂量-效应标准曲线。关于基因表达方面，各实验室在2015年之前首先建立了剂量-效应标准曲线，并在2019年组织了第二次实验室间比对，该比对的主要目的是比较两种不同培养条件对剂量估算的影响^[14]。虽然两种不同培养条件下剂量-效应标准曲线的形状相似，但基线表达水平不同。对于检测DNA双链断裂焦点的γ-H2AX分析方法，RENEB一共进行过3次实验室间比对，分别有8、7和6个实验室参加^[15]。在每次比对中建立剂量-效应曲线并根据Z评分比较剂量评估结果，Z评分分为自动和手动评分^[9]。在这3次比对中都能正确区分照射和未照射样本。这对于突发事件中受照射人员和非照射人员的鉴别是非常重要的。使用γ-H2AX实验室可以快速对近期急性全身暴露者进行剂量分类，尽管剂量估算本身可能不如传统的生物剂量估算准确。对于网络中的各个实验室来说，重要的是向参比实验室提供剂量估算值，并注意可能导致低估的潜在因素，即运输过程中的样品温度或大量焦点融合。很明显，RENEB实验室可以使用γ-H2AX分析来优先考虑焦点计数高的患者，以进行进一步的临床和细胞遗传学剂量测定，并且为相互比较提供了一种有用的培训工具^[16]。

经过多次的实验室间比对，目前血液样本可以成功地发到世界各地的实验室中，可以在发生大规模伤亡事件时进行生物剂量测定^[17]。但是也存在一定的不足，比如在样品运送到各个实验室的过程中，由于条件限制，不能保证运输条件完全一致，途中温度也会发生变化，这都会对结果的准确性产生影响。统计工具也是有限的，无法进行大规模的比对，无法对实验室的结果进行精确的判断。同时，进行实验室间比对时对剂量学的描述也不够准确，使得实验结果难以被重现，数据难以被重新分析，使来自不同出版物或著作的结果不能被比较^[18]。尤其是进行实验室间比对时。实验室间比对参与者之间剂量估计的差异部分可以解释为使用不同的剂量、射线品质、剂量学参数、剂量学方案和辐照装置^[19]。未来需要针对上述问题做进一步的改进，将有利于生物剂量学网络的发展。

五、拉丁美洲生物剂量网络(Latin American Biological Dosimetry Network，LBDNet)

LBDNet成立于2007年，为一个参比实验室联盟。LBDNet的整合是基于来自阿根廷、巴西、智利、古巴、墨西哥、秘鲁和乌拉圭的7个负责生物剂量估算的实验室自愿参与。来自玻利维亚、哥斯达黎加、厄瓜多尔、巴拉圭、委内瑞拉的实验室和巴西的一个联合实验室也陆续加入了LBDNet的活动^[20]。

自该网络建立以来，在IAEA区域项目RLA9054、RLA9061、RLA9074和RLA9076的支持下举办了9次会议和培训课程。包括：①DCA应用常规和分类评分标准，使用可靠的方法评估实验室间和实验室内的可重复性。②使用电子传输图像对DCA进行实验室间比较。③IAEA、泛美卫生组织和WHO联合实施“ShipEx-1”，对拉美大陆内和洲际运输的血液样本进行生物剂量学评估。④显微图像采集中的质量参数。⑤在高剂量暴露情况下使用PCC-环分析进行剂量估算和比对演练。⑥基于PCC-环图像建立剂量-效应曲线的演练。⑦在涉及大规模伤亡的事故中进行快速筛选的微核图像。⑧参与RENEB欧盟实验室间比对。⑨物理、生物或工业领域γ射线意外照射模拟情景的回顾性和模拟剂量学^[21]。

LBDNet内的协调实验室负责通过国家灾难应急响应体系(National Emergency Response Systems, NERS)激活网络。它主要负责与应急反应系统成员进行沟通，并向应急反应系统提供必要的技术支持，以便在国际应急反应系统内进行沟通。目前，网络在紧急情况下的响应主要是采用DCA法进行分析，大多数实验室都建立了除DCA分析以外的其他技术，包括CBMN、FISH、PCC、γ-H2AX、碱性单细胞凝胶电泳实验等方法。LBDNet的所有实验室都使用γ射线诱导的DCA构建了各自的剂量-效应曲线。LBDNet加入了2014年10月启动的第二次RENEB比对演练，使用分诊评分模式中采用的DCA分析。

六、亚洲剂量组(Asian Radiation Dosimetry Group，ARADOS)中的生物剂量组

为加强和协调亚洲各国的辐射剂量估算能力、交换各成员国辐射剂量相关的技术发展和相关活动、提高核与辐射事故中剂量评价的准备与联合响应水平，ARADOS于2015年10月在韩国首尔成立，由来自中国、日本和韩国3个国家的几位年轻科学家发起，每年组织年会，由中日韩3国轮流主办。2019年11月在北京召开的第五届ARADOS年会上有100多位代表参加^[22]。到目前为止，ARADOS共分为4个工作组，第一工作组(WG01)负责内照射剂量，第二工作组(WG02)负责外照射剂量，第三工作组(WG03)负责生物剂量，第四工作组(WG04)负责模拟剂量^[23]。

ARADOS的工作目的是建立一个可持续的物理和生物剂量估算网络，为区域大规模紧急情况下的辐射事故做准备。因此，ARADOS-WG03旨在建立、协调和发展可在紧急情况下启动的亚洲生物剂量估算网络。发展和协调ARADOS-WG03成员内部现有的科学和技术能力也可以帮助其他在发生大规模伤亡和大量受害者时生物剂量估算能力较弱或没有测定能力的邻国。ARADOS-WG03的正式成员包括日本千叶的放射线医学综合研究所、韩国首尔的韩国放射医学研究所、中国山西太原的中国辐射防护研究院、北京的中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所、越南达拉特的核研究所等。目前，ARADOS已经组织过两次DCA的数字染色体图像分析和剂量估算比对，2017年8月，来自4个国家的11个实验室通过3个电子传输中期图像库成功进行了第一次技术比对。参与者包括亚洲各研究所的生物剂量估算实验室、ARADOS-WG03的5个正式成员以及与日本染色体网络有关的6个新成员。2018年，参加比对的国家除了中日韩和越南，还包括印度尼西亚、新加坡和哈萨克斯坦等国家的实验室^[22]。

ARADOS-WG03作为ARADOS的工作组之一，发展历史比较短，组织和运行需要不断完善。未来的挑战包括：①在东南亚、南亚和西亚国家中发展确定潜在的新伙伴进行技术比对和交流，提高亚洲各国的生物剂量估算能力水平。②扩大与其他国际网络的合作，如RANET、BioDoseNet和RENEB^[23]。

七、不同生物剂量网络比较

BioDoseNet和RANET属于国际性组织，因其天然优势，可以建立全球性网络。两者联系紧密，又略有不同。RENET负责协调全球核与辐射应急，覆盖的技术更广。BioDoseNet更注重能力建设，一旦发生事故，RANET需要BioDoseNet的协助。RANET要求成员与IAEA达成协议，当发生事故时提供应援。BioDoseNet成员水平参差不齐，无法马上提供有效的支援，其目的主要是支持各国家或地区的能力建设，提供信息平台，为WHO医学应急提供建议^[9]。欧洲、亚洲、北美洲、拉丁美洲也都建立了生物剂量网络。其中欧洲的RENEB最为完善，已经建成一套完整的体系，参与比对的国家众多，不止欧洲还包括美洲、亚洲的一些国家，组织了多种方法的实验室间比对，还会进行虚拟事故演习，为突发事故做好充足的准备。到目前为止，RENEB在样本运输、沟通方面也已经日渐完善，各个实验室间的能力也都在提升。其他的生物剂量网络，更多的在进行各种技术比对，各个实验室的能力也参差不齐，较少进行虚拟事故演习，参与的国家和数据也比RENEB少。

八、对中国构建生物剂量网络的设想与启示

中国幅员辽阔，一旦发生核事故，仅靠几个机构的力量进行生物剂量估算是不够的，所以需要建立全国性生物剂量网络，面对重大核事故时可以对受照人群进行快速的剂量估算，及时采取应对措施。许多国家都成立了国家性生物剂量网络，比如美国、加拿大、日本、法国和韩国，这些网络可以大大提高国家生物剂量的估算能力。然而，我国尚未建立生物剂量网络。

近年来，我国每年都会组织DCA的技术比对，部分实验室也建立了剂量-效应标准曲线。并且对CBMN、FISH和PCC也建立了统一的标准，以便于后续进行实验室间比对。未来应对所有成熟的生物剂量方法都制定统一的标准并加以培训，这样以便缩小各个实验室之间的能力水平和结果差异；在此基础上，对各种生物剂量技术方法进行比对。生物剂量网络需要有管理部门，负责组织全国的剂量比对和成员之间沟通协调和联系，还要定期进行培训，使能力不足省份也能学习各种进行剂量估算的方法，进而建立各自的剂量-效应标准曲线，缩小各个省份之间的水平差距。此外，借鉴RENEB的实验室间比对经验，每5年左右进行一次虚拟事故演习，这样可以测试网络的激活程序，每个实验室发送关于模拟辐射紧急情况的警报电子邮件，并收集所有实验室对邮件回复的速度以及样本处理的可用性。在对警报电子邮件做出回应后，对收到的样本按照相应的标准进行剂量估计并进行分类。同时，设立一个3~5年的专有项目和发展目标，主要围绕比对、培训、标准、新技术开发，以及建立网站或者电子期刊，将成员实验室的活动展示出来。通过建立不同的工作组，负责不同生物剂量技术的相关事宜，使网络更加完整。在此基础上，加强与国际组织的联系，参加国际实验室网络之间的剂量比对，缩小与国际上发达国家之间的差距^[4]。

在中国的生物剂量网络中，应该设立区域性示范实验室，这些实验室应该具备比较高的DCA分析和剂量估算的能力，同时对其他生物剂量估算的方法也要熟悉掌握，包括CBMN、FISH、PCC、GE、γ-H2AX等检测方法。除区域性示范实验室外，各省份应建立联合和卫星实验室，这些实验室在DCA进行剂量估算方面有很强的能力外，至少掌握1项其他生物剂量估算能力。生物剂量网络的正常运行需要定期进行评估，及时发现问题，还要定期举行实验室间比对和模拟事故演练，获得整个网络的整体估算能力和各个实验室的估算能力水平。在进行实验室间比对时，要让不同的成员作为主办方，这样可以评估不同成员间后勤准备工作、样本保存，以及运输给其他成员实验室的能力水平。对结果不理想的成员要进行重点培训。对不同的剂量估算方法要制定专家共识、操作指南或国家标准，使各个成员的结果和水平更加一致。

利益冲突  无

作者贡献声明  郑岱青负责文献整理和论文撰写；李爽、蔡恬静、赵骅和刘青杰指导论文修改