中國醫科院披露新冠科技攻關:50小時拿出所有數據全球共享
2020年03月21日19:41

原標題:中國醫科院披露新冠科技攻關:50小時拿出所有數據全球共享

回望幾十天艱苦卓絕的戰“疫”曆程,醫務人員的義無反顧可歌可泣,普通百姓的理解配合值得讚揚。在阻擊疫情的戰場上,社區防控和醫學救治之外,科學研究同樣是一條重要戰線;在這條戰線上,確定病原、建立動物模型,是開展所有後續研究的“基礎工事”。

近日,健康報記者採訪了中國醫學科學院的相關機構,探究構築科研戰場“基礎工事”背後的故事。

“50個小時拿出全部數據”

1月2日,從武漢發來的不明原因肺炎患者的肺泡灌洗液樣本緊急運抵北京。

國家衛生健康委向中國醫學科學院病原生物學研究所等幾家單位下達任務,要求即刻展開應急科技攻關,啟動背靠背病原學確證研究,找出導致不明原因肺炎疫情的“幕後真兇”。

“面對新發突發傳染病,確定病原是展開應急科研工作的首要任務,不能確定病原,後面的工作都將無的放矢。”

中國醫學科學院病原生物學研究所研究員、病原體鑒別實驗室副主任任麗麗說,此次國家衛生健康委指定了4家平行檢測檢測機構,背靠背開展病原鑒定工作,得出一致結論,才能作為確定病原的依據。

“突發公共衛生事件應急科技支撐是病原所的重要工作職能之一,每當面對重大新發突發傳染病,醫科院病原所都會義不容辭地承擔起探尋病原的應急科研支撐任務”。

此次新冠肺炎疫情來襲,同樣如此。

幾家單位開始在這些樣本里抽絲剝繭,尋找可能存在的致病病原。“幾家檢測單位拿到的是相同的樣本,來自相同的患者,目的就是看大家能否找到相同的答案。”任麗麗說,醫科院病原所向中國醫學科學院遞交了軍令狀,50個小時之內,拿出樣本中可能存在的病原微生物的基因組數據。 

“我們採用的是宏□因組測序分析技術,通過無偏移擴增,來探查這些樣本中到底有哪些可能與疾病有關的病原。”

任麗麗說,“這種技術的優勢是可以拿到大量的數據,只要能夠檢測出微生物,就能很好地拚接出它的基因組數據;但劣勢是針對此類病原發現應急任務設計的完備方案比較累人,完成一次分析,需要研究人員約10個小時持續不間斷地建庫測序”。

“必須提交經過驗證的病毒基因組數據”

"我們第一次拿到患者的樣本已經是夜裡,立即連夜在P3實驗室開始處理樣本,提取核酸,開始測序工作”任麗麗說,為了在第一時間完成樣本的基因測序工作,所有參與項目的科研人員幾乎都是幾十個小時沒闔眼,無縫銜接。

“每一個樣本的數據量都很大,我們在所有樣本的數據中都看到了同一種冠狀病毒的基因組序列,基於高質量測序,我們直接就拚接出了這種冠狀病毒的全基因組序列,經過深入分析,發現它是一種從未見感染過人類的新型冠狀病毒。

任麗麗表示“從建庫、上機測序到下機數據分析,直到給出最終報告,全部在不到50個小時內完成。”,為了確保基因數據的準確性,研究團隊同時還利用一代基因測序技術進行了驗證,我們提交的是經過驗證的病毒全基因組數據”。

人類面對一種新的病原,不僅要知道它是什麼,還要知道它的基因組特點是什麼,“這種新發現的冠狀病毒,它的每一段基因組序列與已知冠狀病毒有何差異,這些都要在報告中有詳細的分析”。

“第一時間與全世界分享數據”

在國內幾家科研單位的聯合攻關下,1月7日,病原檢測結果初步評估專家組組長、中國工程院院士徐建國向媒體表示,此次不明原因的病毒性肺炎病例的病原體初步判定為新型冠狀病毒。

1月11日,國家衛生健康委宣佈,中國將與世界衛生組織分享新型冠狀病毒基因序列信息,在中國首次分享的5株病毒基因組序列中,有1株是醫科院病原所提供的;這也為其他國家提前部署應對可能出現的新冠肺炎疫情爭取了寶貴的時間。

造成此次新發突發重大傳染病疫情的病原終於浮出水面。

與17年前的SARS冠狀病毒耗時大半年不同,這種新型冠狀病毒的“落網”,只用了不到1周。

2月11日,世界衛生組織正式將這種新型冠狀病毒引起的疾病命名為“COVID-19”。

“SARS時期的小鼠模型派上了大用場”

新型冠狀病毒被基本確認為此次疫情的病原後,後續科研攻關的方向隨之確定,構建動物模型成為所有科研工作的基礎。

基因測序顯示,新型冠狀病毒與SARS冠狀病毒具有很高的同源性,也被科學界稱為“2號SRAS冠狀病毒”。

“我們團隊根據生物信息學與結構生物學分析推測,新型冠狀病毒很可能與SARS冠狀病毒一樣,通過人ACE2蛋白入侵機體。”中國醫學科學院醫學實驗動物研究所副所長劉江寧說,這一推測很快得到了科學研究的驗證,醫學實驗動物研究所此前的動物模型資源積累和沉澱就派上了大用場。

“秦川的猴子發燒了沒有?”劉江寧說,2003年非典疫情期間,親自主持科研攻關工作的時任國務院總理溫家寶,就向工作人員詢問這句話。

醫科院動研所所長秦川,正是當時非典動物模型科研項目的負責人,她率領團隊研製了國際第一個恒河猴模型,並研製了SARS病毒受體ACE2人源化的轉基因小鼠。

劉江寧說,構建動物模型,就是通過各種科學技術手段,使動物患上與人類相似的疾病,可以將其想像為在實驗室中研製出來的病人,來再現疾病發生、發展和轉歸的整個過程,以對疾病的發病過程和機製進行系統研究。

“猴子發燒了,動物模型構建成功了,後續感染機製、傳播途徑、疫苗研發等一系列科研項目才能正常運轉。”

劉江寧將動物模型比作一條高速路,一頭連著實驗室,一頭連著臨床。“所有實驗室內研究的藥物、疫苗等走向臨床,完成動物實驗都是必經之路”。

正是因為非典以來曆次傳染病動物模型攻關中的積累,醫科院動物模型科研團隊在秦川的帶領下,陸續完成了一下各項工作:

1月10日,完成了受體人源化小鼠、病原敏感SPF恒河猴、動物模型特異的病原檢測試劑、生物安全條件下的表型高通量實時分析技術等一系列技術準備,通過與中國疾控中心病毒病所及院內相關所院合作。

1月29日,建立小鼠模型。

2月14日,建立恒河猴模型。

2月18日,率先通過科技部組織的專家鑒定,突破了疫苗和藥物從實驗室走向臨床應用的技術瓶頸。

劉江寧說,此次應急科研攻關能夠快速啟動,得益於國家傳染病防治重大專項、中國醫學科學院醫學與健康科技創新工程、中央級公益性科研院所基本科研業務費、修繕購置專項等項目長期以來的資助和支援,使醫科院動研所積累了“家底”,創建了現代化的突發傳染病動物模型應急研製體系,保存有這種特殊小鼠模型的種子,“否則可能會貽誤戰機”。

SARS期間,醫科院動研所成功研製了SARS冠狀病毒人源化受體轉基因小鼠模型。SARS疫情結束後,該所在繁衍保存少量SARS冠狀病毒人源化受體轉基因小鼠“種子”的同時,將更多的受精卵、胚胎等資源交由社會化液氮冷凍保存。

劉江寧介紹,在相關科研中,使用量最大的是人源化受體轉基因小鼠模型。疫情發生後,科研團隊一方面提取複蘇液氮冷凍保存的受精卵和胚胎,並進行社會化繁育;一方面利用現有少量活體人源化轉基因小鼠“種子”展開應急科研攻關。

“千萬別被猴子抓傷了”

“生物安全實驗室也是疫情防控的戰場,而且可能是最危險的戰場。”劉江寧說,構建動物模型的所有操作都要在生物安全三級實驗室內完成,科研人員要在實驗室內對感染後的動物進行各種處理,感染、拍胸片、采樣、解剖,都會頻繁接觸高濃度的病毒,“生病的動物行為焦躁,特別是猴子,它不會老老實實讓你操作,一旦被抓傷、咬傷是很危險的”。

劉江寧介紹,構建動物模型是一項探索性的工作,幾乎不允許出錯,一旦選錯了動物,動物模型失敗,整個科研攻關的進程都會被耽誤。因此,這是一項多種技術集成的工作,需要研發適合動物的檢測試劑和分析技術,動物模型研究是一個多專業聯合作戰的團隊,包括實驗動物學、獸醫學、病理學、病毒學、免疫學、影像學、基因工程技術等各個專業。

“有遺憾是在所難免的”

“我們也有遺憾,種子的數量還是太少。”劉江寧說,每天都有許多科學家在尋求這種實驗動物,包括國際最大的小鼠研究機構傑克遜研究所都在尋求我們的資源,更多的科研需求無法及時得到滿足,社會化冷凍保存的資源,要過一段時間才能經過繁育後大批量供應。

動物模型關係到國家生物安全、人民生命健康。

劉江寧建議,在醫學實驗動物資源這種戰略保障領域,我國應建立國家中心,長期穩定地支援資源建設和創新,“資源決定了科研的深度和廣度,決定了疫苗和藥物轉化的效率,也決定了應急科研的效率,這樣才能確保有備無患”。

(原標題 中國醫科院:新冠病毒科技攻關,積累、速度和質量缺一不可)

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