1. تقنيات الأمن الحيوي في مكافحة الإرهاب البيولوجي
الدورة المخبرية
التقنيات و الأساليب الحديثة في مكافحة الإرهاب
د. أحمد محمد قصاب
قسم الأحياء الجنائية
جامعة نايف العربية للعلوم الأمنية

2. الأسلحة المستخدمة في الجرائم الإرهابية
الأسلحة التقليدية
الأسلحة البيولوجية
الأسلحة الكيميائية
الأسلحة النووية
الإلكترونية

3. خصائص السلاح البيولوجي
Inexpensive
Available
Easily transported/concealed and dispersed
Incubation period “Hides Tracks” of perpetrator
Modifiable (resistance, virulence)
Change the word Weapon to Weapons

4. تعريف الأسلحة البيولوجية
جميع العضيات المجهرية مثل البكتريا و الفيروسات و وحيدات الخلية، أو أو احد المكونات الطبيعية أو المصنعة أو المعدلة وراثياً لهذه العضيات و التي لها القدرة على إحداث الموت أو المرض عند تعرض الإنسان أو الحيوان أو النبات لها.
In short: an infectious substance that has the potential
to cause disease in other living organisms

5. تصنيف المخاطر البيولوجية Classification of Biohazards
Allergens مسببات الحساسية
Examples: from higher plants
Reactions: Dermatitis, rhinitis, asthma
Protein Allergens بروتينات الحساسية
Examples: vertebrate animals (urine, feces, hair, saliva, dander)
Reactions: allergic reactions
Parasites الطفيليات
Examples: ticks, hookworms, pinworms
Reactions: skin reaction, inflammatory response, allergic reaction
Microorganisms
الكائنات الدقيقة
Examples: viruses, bacteria, fungi, protozoa, algae
Reactions: infection, exposure, allergic reactions
Arthropods المفصليات
Examples: crustaceans, arachnids, insects
Reactions: skin inflammation, allergic reactions, systemic intoxication, transmission of infectious agents

6. أهم العوامل البيولوجية المسببة للإمراض Some common biological agents
Bacteria البكتيريا
Viruses الفيروسات
Fungi الفطريات
Parasites الطفيليات

7. أهم الأمراض الناتجة عن الأسلحة البيولوجية
السل Tuberculosis (TB)
الأيدز (AIDS)
الجمرة الخبيثة Anthrax
التهاب الكبد الوبائي Hepatitis
التهابات جهاز الهضم Acute gastrointestinal illness

8. الفطريات FUNGI متعدة الأنواع مقارنة مع العضيات البيولوجية الأخرى
تسبب حساسية في حالة استنشاقها
تسبب العديد من الأمراض (قدم الرياضي)

9. السل Tuberculosis (TB)
مرض يسببه بكتيريا السل
خطر
ينتقل عن طريق الهواء الملوث
الأعراض ( وهن شديد، سعال ، بصاق ممزوج بالدم بسبب تقرحات في القناة الهضمية

10. الأيدز Acquired Immune Deficiency Syndrome (AIDS)
مرض نقص المناعة المكتسبة
يسببه فيروس يسمى HIV
ينتقل عن طريق الاتصال الجنسي أو الدم
الأعراض(وهن شديد، حمى، تعرق ليلي، فقدان الوزن)

11. الجمرة الخبيثة Anthrax
تسببها نوع خاص من البكتيريا العصوية ذات القدرة على التحوصل
توجد في المنتجات الحيوانية المستوردة
توجد ثلاث انواع منها
Cutaneous anthrax
Inhalational anthrax
Gastrointestinal anthrax

12. Cutaneous Anthrax اكثر الأنواع إنتشاراً مدة الحضانة من 1- 12 يوماً
اهم الأعراض : إضافة إلى ارتفاع في حرارة الجسم و الصداع ، تحدث تقيحات جلدية ( انظر الصورة)

13. التعرف على الميكروبات Microbe Identification
Phenotypic methods المظهر أو الصفات الشكلية
- Direct microscopic examination
- Biochemical tests
- Bacteriophage typing,
- Flow cytometry.
Immunological methods: الطرق المناعية
- Precipitation
- Agglutination reactions
- Fluorescent antibodies
- ELISA
- immune blot/western blot.
Genotypic methods: الحمض النووي .

14. Sandwich ELISA

17. Phenotypic Methods of Identification
Microbiologists use 5 basic techniques to grow, examine and characterize microorganisms in the lab.
They are called the 5 ‘I’s: inoculation, incubation, isolation, inspection and identification.
Inoculation: to culture microorganisms a tiny sample (inoculum) is introduced into medium (inoculation).
Isolation involves the separating one species from another.

18. Phenotypic methods of Identification
Incubation: once the media is inoculated it is incubated which means putting the culture in a controlled environment (incubation) to allow for multiplication.
After incubation the organisms are inspected and identified phenotypically, immunologically or genetically.

19. 5 “I” s Specimen collection isolation inoculation inspection
incubation
Specimen collection
inspection
identification
5 “I” s

20. Direct Microscopic Examination
Direct microscopic examination of a stained specimen is often the most rapid method for the identification of characteristics.
Stains include Gram, acid fast, direct fluorescent antibody test (DFA).
DFA can be used to highlight the presences of microorganisms in a specimen.
DFA test are available for Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, Neisseria gonorhoeae and Haemophilus influenza.

21. Direct Examination Micrococcus luteus
E. coli (white), Micrococcus luteus (yellow), Serratia marcescens (red)
Serratia marcescens

22. Biochemical Tests
The microbe is cultured in a media with a special substrate and tested for an end product.
Prominent biochemical tests include carbohydrate fermentation, acid or gas production and the hydrolysis of gelatin or starch.
Many of these test in rapid miniaturized system that can detect for 23 characteristics in small cups called Rapid test.
The info from the rapid test are input into a computer to help in identification of the organisms.

23. Carbohydrate Fermentation
. This medium show fermentation (acid production) and gas formation.
The small Durham tube for collecting gas bubbles.
Left- right:
Uninoculated negative control
Centre, positive for acid (yellow) and gas (open space).
Growth but no gas or acid.

24. Methyl Red Test This is a qualitative test for acid production.
The bacteria is grown in MR-VP broth.
After addition of several drops of methyl red solution a bright red colour is positive and yellow-orange negative.

25. Nitrate Reduction
After hrs of incubation, nitrate reagents are added.
Left to right:
Gas formation (positive for nitrate reduction).
positive for nitrate reduction to nitrite ( red colour).
Negative control

26. Starch Hydrolysis
After incubation on starch agar, plates are flooded with iodine solution.
Positive test indicated by colourless area around growth.
Negative test indicated below.

27. Catalase Test Place a drop of H2O2 on the culture.
A positive reaction show gas bubbles.
Often used to differentiate Streptococcus from Staphylococcus.

28. Biochemical Tests Other biochemical tests of interest include:
H2S production
Indole test
Oxidase test
Oxidation fermentation
Phenylalanine deaminase test
Antibiotic susceptibility tests
Principle, procedure, most common use.

29. Precipitation Reactions

30. Agglutination Reactions

31. السمات الوراثية في الإنسان DNA MARKERS
Non Human DNA
الحمض النووي في الميكروبات
السمات الوراثية في الإنسان DNA MARKERS
Variable Number Tandem Repeats (VNTR)
Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP)
Short Tandem Repeat (STR)
Single Nucleotide Polymorphism (SNP)
DNA Sequence Data

32. Forensic DNA Analysis

33. ما الذي يتم تحليله في الحامض النووي ؟
Nuclear DNA: Length is measured
mtDNA: Sequence is examined

34. STR 4 6 DNA Profile =4,6 5 7 DNA Profile =5,7 Short Tandem Repeat AGAT
TCTA
TCTA
TCTA
TCTA
TCTA
TCTA
TCTA
DNA Profile =5,7

35. 13 CODIS Loci TPOX D3S1358 TH01 D8S1179 D5S818 VWA FGA D7S820 CSF1PO
AMEL
D13S317
AMEL
D16S539
D18S51
D21S11

36. ما الذي يتم تحليله في الحامض النووي ؟
Nuclear DNA: Length is measured
mtDNA: Sequence is examined
Different colored peaks correspond to a different base

37. السمات الوراثية الغير بشرية
Non Human DNA
الحمض النووي في الحيوان و الميكروبات
السمات الوراثية الغير بشرية
DNA Sequence Data
– Plants: rbcL, trnL, ITS
– Vertebrates: Cytochrome b
– Arthropods: 16S, Cytochrome Oxidase
– Fungi: ITS, 18S
– Bacteria: 16S
GenBank DNA Sequence Database
– National Center for Biotechnology Information
(NCBI)

38. التعرف على الميكروبات Microbe Identification
Phenotypic methods المظهر أو الصفات الشكلية
- Direct microscopic examination
- Biochemical tests
- Bacteriophage typing,
- Flow cytometry.
Immunological methods: الطرق المناعية
- Precipitation
- Agglutination reactions
- Fluorescent antibodies
- ELISA
- immune blot/western blot.
Genotypic methods: الحمض النووي .

39. Genotypic methods
Genotypic methods of microbe identification include the use of :
Nucleic acid probes
PCR (RT-PCR, RAPD-PCR)
Nucleic acid sequence analysis
rRNA analysis
RFLP
Plasmid fingerprinting.

40. Nucleic acid probes من الطرق الفعالة للتعرف على الميكروبات
يتم التعرف على الميكروب من خلال جزء محدد من حمضه النووي بخلطه مع بروب متصل بمادة (radioactive, fluorescent, chemiluminescent) مخصص للتعرف على ذلك الميكروب.
متوفر في الأسواق للتعرف على العديد من الميكروبات

41. Advantages of Nucleic Acid Probes
ثابتة في درجات الحرارة المرتفعة ، أو الأس الهيدروجيني، المذيبات العضوية و بالتالي يمكن استخدامها في الظروف السيئة
يمكن استخدامها مع الميكروبات الميتة
اكثر خصوصية specific مقارنة بالطرق المناعية

42. تفاعل البلمرة المتسلسل Polymerase Chain Reaction (PCR)
من الطرق الأكثر استخداماً للتعرف على الميكروبات
تستخدم بوادئ Sequence specific primers بتسلسلات نيكلوتيدية معلومة و محددة لتكثير جزء محدد من الحمض النووي للميكروب
النجاح في حدوث تفاعل البلمرة دليل على وجود ميكروب محدد/ حمض نووي
تعطي نتائج إيجابية حتى في حالة وجود عدد قليل من الخلايا
العديد من البوادئ متوفرة في الأسواق للكشف

43. Real Time PCR تعتمد على تفاعل البلمرة تستخدم Real time PCR.
تعتمد هذه التقنية على بوادئ تتصف بالفلورة Fluorescent primers
يعمل الجهاز على تحديد مدى استخدام البوادئ في تفاعلات البلمرة و إظهار النتائج بصورة مباشرة من خلال منحنى التكثير Amplification plot

44. Reverse Transcriptase RT-PCR
التسمية تعود إلى عملية التكثير العكسية التي تتم في هذه التقنية
يتم تصنيع الحمض النووي بدءً من RNA باستخدام أنزيم Reverse transcriptase
تستخدم للتعرف على الميكروبات التي تحوي RNA كمادة وراثية بدلاً من DNA
مثال على ذلك فيروس فقدان المناعة المكتسبة HIV

45. RT-PCR

46. RAPD-PCR
تعتمد على التكثير العشوائي للحمض النووي باستخدام بادئة عادة ما تكون مكونة من عشر نيكلوتيدات بهدف التعرف على حمض نووي معين.
أهم مزايا التقنية
- لا تحتاج حمض نووي نقي
- عدم الحاجة لوجود أي خلفية عن التسلسل النيكلوتيدي للحمض النووي
عدم الحاجة إلى المزيد من العناصر البشرية

47. تحديد التسلسل النيكلوتيدي DNA Sequencing
(16S rRNA gene.)
تتم على مرحلتين الأولى تشمل عملية تكثير الجين و المرحلة الثانية تحديد التسلسل النيكلوتيدي ومن ثم التعرف على الميكروب من خلال التسلسل الخاص به
rRNA is a major component for ribosome and ribosome have the same function in protein synthesis in all cells.

48. Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP)
RFLP involves digestion of the genomic DNA of the organism with restriction enzymes.
The restricted fragments are separated by agarose gel electrophoresis.
The DNA fragments are transferred to a membrane and probed with probes specific for the desired organisms.
A DNA profile emerges which can be used for microbe identification.

49. البلازميدات Plasmids
عبارة عن وحدات وراثية صغيرة من الـ DNA حلقية الشكل توجد في السيتوبلازم تتمتع بوجود مستقل وتتوارث بثبات وعلى نحو مفصول تماما عن الكروموسوم الرئيسي للخلية ذلك ان تضاعف البلازميد يكون بالطريقة نفسها التي يتضاعف بها الـ DNAالجرثومي لاحتوائه على منشأ تضاعف مستقل Origin of replication

50. البلازميدات Plasmids
وجود البلازميدات غير ضروري لحياة المضيف لكنها اذا ما وجدت فإنها تمنح المضيف صفات اضافية تمكنه من العيش تحت ظروف استثنائية ، وهنالك عدة انواع من البلازميدات تختلف فيما بينها من حيث الوظيفة التي تقوم بها ومنها:
1- حمل المعلومات التي تشفر مقاومة المضادات الحيوية ومواد
كيمياوية اخرى
2- المعلومات الخاصة بمجموعة افراز السموم
3- حمل الجينات المسؤولة عن تثبيت النيتروجين

51. Plasmid fingerprinting
Plasmid fingerprinting identifies microbial species or similar strains as related strains often contain the same number of plasmids with the same molecular weight.
Plasmid of many strains and species of E. coli, Salmonella, Camylobacter and Psseudomonas has demonstrated that this methods is more accurate than phenotypic methods such as biotyping, antibiotic resistance patterns , phage typing and serotyping.

52. Plasmid fingerprinting
The procedure involves:
The bacterial strains are grown, the cells lysed and harvested.
The plasmids are separated by agarose gel electrophoresis
The gels are stained with EtBr and the plasmids located and compared.

53. ALWAYS WASH HANDS
BEFORE EATING
BEFORE GOING HOME