为此类紧急情况提供培训的急救人员需要以安全和谨慎的方式进行培训。为了帮助满足他们的需求，美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究人员开发了一种基于酵母细胞的参考材料。

“可疑粉末事件在美国各地经常发生，因此急救人员需要常规培训，包括模拟生物威胁场景，”NIST研究员Sandra Da Silva说。

“有必要使这种培训易于获得，同时避免接触真正的病原体。在国土安全部的支持下，我们提出了这种酵母参考材料，以安全的方式支持当地培训。

生物威胁因严重程度而异，分为三类：A、B或C.A类包括可能构成国家安全风险或故意释放以伤害人、动物、植物或其他生物体的生物制剂。

炭疽病——一种由土壤中天然存在的细菌引起的严重传染病——就是一个例子。B类和C类包括严重程度较低但仍有害的生物威胁。

对于所有这些生物制剂，提前做好准备和培训爆发可能是一个挑战，使用生物威胁材料可能会对所涉及的急救人员和周围社区构成风险。响应者可以选择使用NIST参考物质(RM)8230，而不是使用实际的病原体，这是NIST研究人员开发的新型替代材料。

研究人员以面包酵母为基础，因为它是无害的，是一种活的生物材料。

“急救人员可以选择服用生物威胁剂并将其灭活，这样它就不会生长或引起疾病。但是，当他们听说当地正在进行训练演习正在使用炭疽或天花时，即使你试图解释它已被灭活并且你正在使用它，他们仍然可能会感到不安。使用无害的材料，如用于制作面包的面包酵母，可以避免这种情况，“NIST研究员Nancy Lin说。

此外，在培训期间使用实际的生物威胁剂可能会在设备上留下残留材料，然后在实际响应情况下导致误报。如果确实残留了一些酵母细胞，它们将不会在生物威胁检测测定中触发阳性反应。

但检测面包酵母并不是一个完整的小菜一碟。酵母在多个方面对检测类似于生物威胁剂的遗传物质的技术提出了挑战，这就是使其成为良好替代品的原因。

“贝克酵母有一个厚厚的壁，很难打开提取DNA，类似于炭疽杆菌孢子(引起炭疽)。我们需要一些东西来挑战DNA提取方法，而使用酵母的想法来自以前从酵母细胞中提取DNA的努力，“Da Silva说。

酵母参考物质用来自深海生物的基因组序列修饰，称为Methanocaldococcus jannaschii。这种生物是一种“极端微生物”，这意味着它在极其恶劣的温度和高压条件下被发现，特别是在海底的热液喷口中。

基因组序列取自NIST SRM 2374，用于外部RNA对照的DNA序列库，其中包含来自NIST托管的外部RNA对照联盟的一系列核酸序列。

改良的酵母菌株称为酿酒酵母NE095，之所以选择该序列，是因为它允许使用核酸检测技术对酵母进行特异性检测。这意味着急救人员可以在训练演习中检测到这种酵母菌株，而不必担心从环境中发现的其他酵母中获得假阳性。

RM 8230 单元由 12 瓶酵母细胞和 <> 瓶不含细胞的基质组成。酵母已被冷冻干燥或冻干，以保存细胞。

“酵母是活的，并被其他材料包围，以便在冷冻和干燥过程中保护它。四个仅基质小瓶包含这些材料作为对照。一旦对酵母细胞进行分析，它们最好用于为研究人员用于量化或检测细胞的任何方法设定基线，“Da Silva说。

NIST研究人员与急救人员和公共卫生实验室进行了实验室间研究，以评估酵母在现有现场方案中的多功能性。在一项研究中，他们能够证明材料可以粉碎成粉末并插入典型的工作流程中，在那里它仍然可行且可使用现场协议和技术进行检测。

一项现场练习演示了如何对干燥的酵母材料进行再水化并应用于表面。作为现场响应的一部分，这些表面由急救人员拭子，并在移动实验室和公共卫生实验室中成功检测到酵母细胞。

参考材料不仅对生物威胁防范社区有用。例如，酵母细胞可用于验证微生物细胞计数和核酸检测技术和工作流程的性能。

这与使用微生物作为药物和研究体内微生物(微生物组)有关。为了支持这项工作，NIST正在使用多种测量方法量化酵母细胞，包括流式细胞术，该方法检测和测量细胞群的物理和化学特征。

“微生物越来越被认为是我们日常生活许多领域的关键贡献者，从环境和气候到人类和动物健康，农业和能源。随着用户寻求了解和利用微生物功能，计数和表征微生物的能力变得越来越重要。我们需要一种对照材料来提高这些类型应用的微生物定量信心。虽然第一响应者是用户的初始社区，但参考资料适用于更广泛的社区，“林说。

NIST研究人员正在利用酵母参考物质的经验教训，并将其应用于细菌物种，特别是在开发潜在的细菌细胞参考材料方面。细菌细胞通常比酵母细胞小，并且在形状和聚集倾向方面更加多样化，因此它们带来了新的测量挑战。