战“疫”中的科技先锋
2020-06-08 14:24

  新型冠状病毒感染的肺炎疫情发生以来,除了身处临床一线的医务工作者,科技人员也成为抗击疫情的主力军。他们主动担当、迎难而上,集中精力进行科研攻关,担负起科技战“疫”的重任。

 

开展应急攻关

 

  1月23日,中国科学院动物研究所召开专题会议,成立了动物所新型冠状病毒感染肺炎防控应急处置领导小组和工作小组。

  当天下午,应急领导小组便通过分析疫情需求和所内科研优势,紧急召集和组织了一批科研优势团队和力量。包括研究员郑爱华课题组在内的相关团队,纷纷提交了项目申请。

  很快,动物所便聚集起一支涉及快速检测、细胞药物、疫苗开发、大数据支持疫情研判等领域的应急攻关队伍。1月30日,动物所“新型冠状病毒研究(2019-nCoV)”第一批应急攻关项目立项,同时经费拨付到位。

  截至2月10日,科研攻关取得了一系列积极进展:在快速检测方面,进一步优化即时检测方法,设计产品和仪器;在细胞药物方面,开展试验性治疗和观察;在疫苗研发方面,开展动物实验免疫评价,并优化疫苗株的扩增方法。同时,研究所积极发挥高端科技智库作用,及时开展宏观决策咨询研究,共完成疫情相关专报信息4份。

  目前,郑爱华课题组正在构建一种“VSV病毒重组载体疫苗”。据他介绍,这种疫苗一般具备免疫原性强、安全性较好、成本较低等优点。

  “目前国内外许多团队都在争先恐后地开发疫苗。亚单位疫苗、腺病毒疫苗、灭活疫苗、mRNA疫苗……各种类型的疫苗都有人在做。”郑爱华说,“但这绝不是无谓的竞争。不同类型的疫苗各有优缺点,但具体到某一种病毒上,事先难以判断哪一种会有最好的综合效果。只有大家都各尽所能,才能确保我们最后得到有效的疫苗。”

 

组建科研突击队

 

  中国科学院上海巴斯德研究所研究员郝沛等科研人员对新出现的病毒产生警觉,是在1月12日的下午。就在此前,我国研究人员在国外数据库公布了新型冠状病毒基因组序列。从1月11日下午开始,郝沛和研究团队的科研人员们一起,开始对数据进行生物信息学分析。熬了整整一个通宵后,他们终于在1月12日下午看到了数据结果。

  “通过对武汉的新型冠状病毒spike蛋白的结构模拟计算,预测新型冠状病毒spike蛋白可以与人ACE2蛋白结合,可能通过该机制感染人体上呼吸道表皮细胞。”郝沛拿着数据结果与冠状病毒领域的大专家商量。

  大家一致认为,他们手中的分析数据可以为其他科研人员提供学术参考,也可以为科研人员了解此次病毒的起源、原生宿主,以及评估病毒在物种间或人类之间公共传播的风险提供帮助。于是,他们及时将数据共享了出去。

  随着病毒感染样本二代测序数据大量产出,郝沛等人开始考虑是否可以将自己的未知病毒分析流程共享,以便更便捷、系统地了解病毒情况。于是,他们与中国科学院上海营养与健康研究所合作,建立起“病毒基因组自动化鉴定云平台(VIC)”。

  “我们希望能够用擅长的生物信息学技术,协助医院机构很快作出专业判断。”郝沛表示。

  这一平台可以直接对接人体样本的RNA二代测序原始数据,具有对数据全自动质量控制、拼接和病毒组成分析等功能,能够用来全面分析患者的呼吸道病毒组,研究其致病因子,助力临床诊断,为采用相应的治疗措施提供参考,同时还可以监测病毒变异趋势,以便提前部署应对措施。

  和郝沛研究团队一样,整个上海巴斯德所都在与疫情和时间赛跑,因为这是嵌在这个研究所骨子里的使命。

  从诞生之日起,上海巴斯德所就担负起了抗疫的使命——聚焦病原微生物基本生命活动规律、重大传染性疾病的致病机制等关键科学问题,为公共卫生与生物安全提供科技支撑和解决方案。十多年来,上海巴斯德所随时准备在国家和人民需要的时候,冲上疫情防控和科技攻关的第一线。

 

信息“哨所”

 

  作为我国中南地区最大的科技图书馆、国家科技文献情报体系的重要组成部分,在新冠肺炎疫情发生后,中科院武汉文献情报中心迅速行动,组织成立了以生物安全战略情报团队为基础、跨部门协作的11人新型冠状病毒科技进展监测和情报调研攻关组。

  生物安全情报研究团队负责人梁慧刚任信息报送工作组组长,他和他的团队虽然身处疫区,并且分散在不同地区,但仍克服种种困难,积极投入工作,实时监测着国内外关于新型冠状病毒的科学研究进展、应对措施等信息并进行编译汇总上报,为新型冠状病毒研究提供最新、最全的信息情报支撑。 

  “我们虽然不是在科研攻关的第一线,但及时收集整理文献信息,能够让科研人员掌握更加全面的科研资讯,为有关部门布局研发项目提供决策支持,也能让管理机构及时了解工作进展。”梁慧刚表示。

  1月22日起,武汉文献情报中心承担了科技部中国生物技术发展中心部署的相关任务,每天报送两次国内外关于新型冠状病毒科技进展监测信息。

  1月22日,受湖北省办公厅和科技厅委托,武汉情报文献中心开始每日报送国内外关于新型冠状病毒的科学研究进展、防控措施等重要动态信息,为科学决策提供有效信息支撑。

  1月30日起,梁慧刚又承担了中科院“新型冠状病毒应急防控”专项信息报送联系人的工作,参与搜集整理中科院相关科研单位的研究进展,形成日度进展专报信息,向上级报送;同步支持武汉病毒研究所开展新型冠状病毒研究相关科研任务,提供及时可靠的信息情报支撑。

  随后,中科院官网建立了“新型冠状病毒科研攻关信息交流平台”,包含通知公告、政策措施、科技动态、信息共享、需求交流等板块,对中科院参与新型冠状病毒科研攻关的研究人员开放。梁慧刚又承担了平台的内容管理工作。   

  梁慧刚和他的团队每天都要完成至少6份各类报告,通读、编译当天刊发的新冠病毒论文,并对当前的研发热点、领域分布等进行分析研判。他每天都要从早上7点忙到晚上八九点,有时还要加班到半夜。

  截至2月24日,梁慧刚和他的团队已编译报道200余条、编辑快报37期,提供了详实的《国外新型冠状病毒重要科技进展情况汇编》,其他各项工作也在有序开展。

 

从临床出发

 

  1月29日大年初五的上午,中国科学技术大学生命科学与医学部教授魏海明,接到了中国科大附属第一医院(以下简称附一院)副院长、安徽省新型冠状病毒肺炎医疗救治工作专家组组长徐晓玲打来的电话。原来,在安徽省新冠肺炎患者中,出现多例轻症患者病情突然恶化的情况,原因不明,情况危急。

  当天下午,魏海明实验室的小会从两点一直开到天黑。经过讨论,魏海明带领大家理出一条思路:如果是抵抗病毒的免疫力不足,病情不会突然恶化;而突发的恶化更像是免疫反应过强导致的“炎症风暴”。

  所谓炎症风暴,实际是由免疫系统过度反应引发的。“病毒来了,免疫系统要向它们扔炸弹,火力不够控制不住病毒;还有一种情况是,免疫系统刚刚认识这种病毒,一下丢了太多炸弹,结果反而伤害了自己。”魏海明解释说。

  对临床来说,免疫力不足和免疫过度需要采取截然不同的治疗手段,盲目提高免疫力可能反而火上浇油。如何确认原因?“不能坐在家里瞎猜,必须分析样本。”魏海明当即拍板,进驻附一院(感染病院)生物安全实验室,与徐晓玲团队联合攻关。

  1月30日,流式细胞仪等精密仪器从魏海明实验室运达感染病院实验室。1月31日下午2点,样本检测正式开始。夜里11点,初步结果出来了。淋巴细胞、单核细胞等处于高度活化状态,这正是过度免疫的表现。魏海明当即打电话跟徐晓玲沟通此事,提出可能的治疗方案。

  随后的几天,通过对33例病人血液30项免疫学指标的全面分析,魏海明团队发现新冠病毒感染后,迅速激活炎症性T细胞和炎症性单核巨噬细胞,通过粒细胞—巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)和白介素6(IL-6)通路,形成炎症风暴,导致严重肺部免疫损伤。

  2月5日晚上,经附一院伦理委员会批准和患者知情同意,第一批病人用上了阻断白介素6通路的风湿性疾病药物“托珠单抗”。目前,在第一阶段临床研究中,14例重症、危重患者体温全部降至正常,至今稳定;呼吸功能氧合指数有不同程度的改善;4例患者肺部CT病灶吸收好转。

  据报道,在此次新冠肺炎疫情中,炎症风暴成为导致重症和危重症死亡的原因之一。来自附一院的临床数据提示,此新治疗方案很可能通过阻断炎症风暴阻止病情恶化,降低死亡率。

 

高校齐发力

 

  于科研院所之外,各大高校也成为此次战“疫”的主力军,积极为疫情防控提供解决方案。

  为了抗击新冠肺炎疫情,上海交通大学启动了“医工交叉研究基金新型冠状病毒防治攻关专项”,支持学校教师和医护人员围绕新冠病毒的快速检测、疫苗及药物研发和疫情防控等方面开展研究。该专项第一期共遴选10个项目进行支持,并开通应急专项快速通道,随时受理,及时对疫情防治相关研究进行资助。

  同时,上海交大教师及医护人员在相关研究长期积累的基础上,力争将研究成果应用到疫情防控中。比如,该校生物医学工程学院教授古宏晨、研究员徐宏团队历经数年研制并实现产业化的纳米磁性载体,为国内首个新型冠状病毒检测盒出炉提供了有力技术支撑。

  疫情发生后,华东师范大学生命科学学院院长刘明耀快速行动,与浙江大学附属第一医院常务副院长裘云庆一起组建应急科研团队,在1月10日病毒序列公布后,立刻启动了快速诊断试剂盒和针对病毒的中和抗体药物研发方面的技术攻关。

  团队筛选出多个新冠病毒的优势抗原表位肽,并基于抗原表位肽开发出了灵敏性高、一致性好的IgG/IgM抗体诊断试剂盒。这款检测试剂盒操作便捷,仅需“一滴血十分钟”就可以出检测结果,目前已经免费交付医院对疑似感染者、密切接触者、确诊病例进行扩大样本量的临床测试。

  面对陌生狡猾的病毒、凶猛肆虐的疫情,能否取得抗击疫情的胜利,科技起着重要作用。在疫情面前,中国科研人员没有退后、没有迟疑,纷纷拿起科学的武器,义无反顾地投入抗“疫”的战斗中。■

 

《科学新闻》 (科学新闻2020年2月刊 封面)

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