快速确定新型冠状病毒肺炎病原,“战疫”首把利器是它

南方都市报APP • 南都科创
原创2020-02-02 15:42

2019年12月31日,武汉市卫健委网站首发肺炎疫情情况通报,同日国家卫健委专家组抵达武汉,一个星期以后,2020年1月7号,新型冠状病毒就在实验室中被检出,并获得了该病毒的全基因组序列。

在此次爆发的新冠肺炎疫情过程中,快速确定病原体、实现病毒检测试剂盒研发生产和投入使用,成为疫情防控战役的一大亮点。其中,近几年来才在临床应用的宏基因组测序技术成为“战疫”的首把利器。

南都科创记者采访发现,自2003年“非典”以来,检测病原就是科技攻关“战疫”首先面对的难题。如今随着科技进步,病原体“是什么”已经能够快速确定,但包括病原体“从哪来”的溯源问题,以及后续潜伏期检测、预防疫苗和治疗特效药等“怎么办”的诸多关键环节,考验科研水平及相关机制的地方还有很多。

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显微镜下的SARS冠状病毒(图片来源:www.cdc.gov)
速度
从半年以上到10天以内,检出病原为检测确诊开路

1月26日、28日,国家药品监督管理局先后为两批共6个新型冠状病毒检测产品颁发了注册证书,而据界面新闻1月20日报道,国家卫健委此前已确定三家企业上海捷诺生物科技有限公司、上海辉睿生物科技有限公司和上海伯杰医疗科技有限公司为新型冠状肺炎病毒核酸检测试剂盒供应方,并被多家疾控中心认可与使用。

相比口罩、防护服等防护物资的紧缺,同在疫情一线的检测试剂盒却及早解除了紧缺局面:综合媒体报道,捷诺生物等三家上海企业在1月30日之前披露的产量均达日产10万人份以上,上海辉睿生物科技有限公司总经理李辉1月25日向媒体表示,“试剂盒供应紧张的情况目前不存在”。伯杰医疗相关负责人也在接受媒体采访时表示产品供应充足。

而据新华网在2003年的报道,“非典”疫情时期中国首个核酸扩增荧光检测试剂盒到10月11日才正式问世并投入生产,当时距离“非典”疫情自行消退已过去数月时间。

不难发现,此次疫情过程中检测试剂盒的研发投产表现,相比2003年的“非典”疫情有了根本性的进步,从“赶不上趟”到真正能解燃眉之急。分析总结这种变化背后的来由经验,对提高医疗研发生产各方面应对重大突发公共卫生事件的能力有重要意义。

揭秘
从“垂钓”到“一网打尽”,全基因组测序技术成“战疫”利器

综合公开信息南都科创记者发现,此次疫情过程中从病原检测到检测试剂盒研发投产表现的进步,与传染病检测技术的进步密不可分,其中,宏基因组学的发展应用在此次疫情病原检测中发挥了重要作用。

据了解,过去几十年医学界对于传染病病原体的诊断方法主要有涂片镜检、细菌培养鉴定、PCR检测等传统方法,这些传统方法均只能对少量或是确定的微生物进行鉴定,而对少见病原体和新发病原体的检测困难较大,这也是“非典”疫情一直到传染期结束、将近6个月后才检测出病原体的原因。

而宏基因组学检测技术不需要在实验室中分离单一的菌株,能够直接研究自然状态下的微生物有机群落。医学界将其与传统检测方法的对比描述为用渔网“一网打尽”和用鱼竿钓鱼。从效率上来看,宏基因组测序可以在1-3天内检测1-2万种微生物,使面对少见病原体和新发病原体快速检测出病原成为了可能。

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图片来自Fields, Science. 2001, 291, 5507: 1221-1224

从目前国家卫健委和药监局推荐的新冠肺炎病毒检测试剂盒产品来看,均为采用PCR方法制成的试剂盒。有业内人士表示,PCR方法需要明确病原体是什么,然后进行针对性地检测,只要病原体确定,试剂盒的制备就十分容易。因此,正是宏基因组测序技术的应用使此次疫情的病原体新型冠状病毒在短短几天内无所遁形,也为快速研发检测试剂盒创造了条件。

据了解,2014年,历史上首个宏基因组临床应用成功的案例出现。目前病原微生物宏基因组测序公司刚刚起步,国外代表公司有IDbyDNA、Karius,国内代表公司有华大基因、微远基因、金域检验、深圳谱元、赛哲生物、碳云智能等。据业内人士介绍,国内宏基因组测序技术是在近三年开始临床应用发展,目前应用已经较多。

在快速找到新发病原体后,国内生物医药企业力量的发展成熟则成为检测试剂盒快速投产的重要基础条件。

南都科创记者综合比较“非典”期间与此次疫情检测试剂盒研发过程发现,2003年时对于疫情检测试剂盒的研发主要是由科研团队和医疗机构完成,且多数是以政府推动的形式。例如2003年4月珠江医院接到广东省科技攻关任务寻找对非典病毒的检测方法,由临床医学实验中心进行实验研究。

而此次疫情检测试剂盒的研发更多由科研机构和生物医药企业合作完成,或由生物医药企业独立完成。从各企业披露的研发过程来看,在1月12日国家卫健委与世界卫生组织分享此次发现的新型冠状病毒基因序列信息后,有十几家生物医药企业积极获取病毒序列,并在第一时间进行试剂盒研发,仅9天内就有17家企业宣布完成试剂盒产品研发。

查询这17家企业的发展资料可以发现,多数企业均有10年以上的发展历史,且其中不乏上市公司,行业成熟企业较2003年时发展明显。有业内人士也表示,此类IVD(体外诊断)企业在新冠疫情中如此快速的反应,表明了近年来中国体外诊断领域的巨大进步。

考验
技术攻关需求仍然众多,多地科技部门发召集通知

尽管在病原确定这一早期关键战役上,全基因组方法学这一利器使得疫情应对在检测方面与过去相比有了明显进步,不过从“战疫”整体局面来看,技术攻关的需求还有很多,包括疫苗、治疗药物等等研发都还需要科技突破。即便在检测领域,也还有包括病毒宿主溯源、潜伏期病毒检测等关键问题尚未得到解决。

对于此次疫情快速检测出病原体,浙江大学生命科学研究院教授王立铭公开认为,在一个月的时间里,科学家和医生们能够发现一种全新类型的呼吸道传染病的出现,这已经是非常了不起的速度。他表示,冬季本来就是流感和其他呼吸道疾病高发的时间,武汉市内每天因为呼吸道症状就诊的患者可能多达数千人,从中准确发现一种与众不同的疾病,这本身已经是很了不起的工作。

但他也同时提醒道:虽然在确认病原体的工作中中国科学家速度惊人,但是至今公布的病毒基因序列信息仍然较为有限,对于揭示病毒爆发的早期轨迹、分析病毒在人群中的进化趋势还远远不够。

王立铭日前在果壳网撰文表示,和确定一种传染病的病原体一样,确认病原体在自然界的天然宿主也一直是件非常困难的事情,要求了解病毒从天然宿主到人传播的全链条。目前只是猜测新型病毒的天然宿主可能是蝙蝠,但暂未被证实。

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病毒源头猜测来自华南海鲜市场。图片来自央视新闻客户端

比确认天然宿主更重要的,是确认新冠病毒的中间宿主,因为天然宿主不太可能直接传染人,中间宿主才是直接的威胁。然而到目前为止,科学家还只能猜测此次病毒的中间宿主与华南海鲜市场贩卖的某种野生动物有关,尚无法精确定位到中间宿主。

技术攻关的考验仍然很多,也体现在各地科技部门纷纷响应“战疫”上。据南都科创记者不完全统计,近日包括湖北省科技厅、广东省科技厅、福建省科技厅、深圳市科创委等多个地方科技部门纷纷发布召集通知,紧急征集关于新型冠状病毒感染的防治技术、产品、药物等科研成果,包括为相关科研攻关提供专项和机制支持。

1月23日,深圳市科技创新委员会启动2020年“新型冠状病毒感染应急防治”专项,组织科研力量开展应急防治技术科研攻关,解决新型冠状病毒感染肺炎早期检测、治疗以及防控中的问题。研究方向包括早期、即时检测技术以及潜伏期监测技术的研发,治疗策略及药物研发和新型冠状病毒疫苗研发三大方向,每个项目资助强度最高800万元。

1月29日,广东省科学技术厅官网发出紧急征集新型冠状病毒感染防治技术和产品的通知,征集技术要求3个月左右应急有用。当日下午,广东还设立了由广东省科技厅厅长王瑞军为组长、钟南山院士为专家指导组长的科技攻关组。

预防
新病原不会停止出现,建立联防机制有长远作用

面对疫情考验,科研力量除了攻关技术难题,相关机制的配套跟进也十分重要。浙江大学生命科学研究院教授王立铭公开表示,疫情相关的研究和数据共享仍然需要加强。他特别提醒注意,在研究工作纷纷开展的时候,各个研究机构和研究组能不能做到信息和研究成果的有效共享,会不会以邻为壑独占数据,也都是需要提前警惕的问题。

南都科创记者综合微博等网络平台信息发现,传染病信息和研究成果的有效共享成为医疗界人士的广泛呼声之一。有网友发文建议,疾控系统可以跟一些技术优势企业建立直接沟通渠道,能够更快速地应对类似突发事件。另外,宏基因组学企业之间也可以建立一个信息共享平台,在遇到类似事件时及时共享信息,以及早了解疫情发展情况。

1月25日晚,国家药品监督管理局党组召开扩大会议,会议中也强调,要全力支持疫情防控所需疫苗药品、医疗器械的科研攻关,主动与相关科研院所和企事业单位对接,对疫情防控所需药械全部实行应急审批,确保能够以最快的速度投入使用。

广州市一家参与到新型冠状病毒病原检测工作的企业负责人对南都科创记者表示,如果能够建立这些信息沟通渠道和信息共享平台将很有意义,现在有了宏基因组方法学,人类在面对新发病原体时已经有了一把新的威力更强大的武器,“而面对传染病的一线战场永远是在医院临床。”因此加强医院临床一线与检测企业机构的信息互通,再与疾控等政府主管部门打通,是面对突发传染病加强联防联控的重要方式。

该负责人表示,这样一个机制需要主管部门来牵头建立。“对于企业来讲有很强的意愿和诉求来做这件事,因为我们目标是为了服务于临床患者和疾病防控,但企业目前没有资质来上报新发病原体,只有医疗、疾控、卫健委这些系统才有法定的资质。”

“所以希望把这次疫情作为一个契机,推动建立这样一个机制。”他说,“因为新发病原体永远不会停止,以后一定会再来,所以把机制建立起来会有一个更加长远的作用。”

另一方面,1月30日上午,中国疾控中心(CDC)原副主任杨功焕对经济观察网记者表示,中国在经历2003年SARS疫情之后花重金建立了中国传染病与突发公共卫生事件监测信息系统(简称网络直报系统),这一机制的设立本身本来可以及时响应传染病疫情的发生,但这一系统在此次武汉新型冠状病毒肺炎疫情中的运行情况有必要被追问。当相关机制建立之后,如何确保机制的有效运行也是一项考验。


出品:南都科创工作室

采写:南都记者徐劲聪

编辑:任先博

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