比爾·蓋茨:應戰新冠和未來疫情的三個關鍵研發領域
2020年10月26日19:59

  來源:蓋茨基金會

  新冠病毒成為了人類一個“有益的對手”,它給了我們很多教訓和啟發,指出了三個急需關注的關鍵研發領域。

  本文根據比爾蓋茨在2020探索大挑戰會議上的主題發言編輯而來。

  科技領域的重大突破,往往是極少數人取得的。人們可能會認為這就是在所有科技領域,包括醫學領域取得進步的方法。人們有一種固有印象,覺得科學家們都是在實驗室里獲得突破性成果的。當然,實驗室工作很重要,而這種實驗室模式確實也給人類帶來了很多偉大的成就,但今天我們要談論的是數百人參與和大規模合作能帶來的進步。

  16年前,我們開啟了“探索大挑戰”計劃,旨在建立一個由科研人員和創新者組成的全球網絡,找出世界上最重要的問題,然後集中他們的腦力解決這些問題。當前,世界上這麼多的科學家,不管他們是否參加了這次會議,都面臨著同一個大挑戰,即終結新冠疫情。他們打破了“縱向”的工作模式,每天都在“橫向”地分享數據,而不是等著走論文發表的漫長程式。

  自疫情暴發以來,科學家們分享了超過137000個新冠病毒基因組序列。製藥公司正在以前所未有的方式合作生產。例如,吉利德研製的抗病毒藥物瑞德西韋正在輝瑞公司的工廠生產,國際科學家團隊正在全速合作進行疫苗的臨床試驗。到明年年初,可能就會有其中一支或多支疫苗可投入使用。

■在研發中的新冠候選疫苗 / 紐約時報
■在研發中的新冠候選疫苗 / 紐約時報

  事實上,我們有多支有潛力的疫苗,我們必須搞清楚怎麼利用好每一支疫苗,因為它們的產量都非常有限。這個領域的科技進步非常了不起,我敢打賭,有一天,當人們回顧新冠疫情這段歷史,其中最閃光的部分就是全世界的科學家們達成了合作,創造出了戰勝疫情的各種工具。

  然而,儘管有了這麼出色的合作,科研速度如此驚人,新冠仍然領先了我們一步。

  新冠疫苗,很可能成為人類有史以來最快的從識別一種新的疾病到對其進行免疫的疫苗。但我們都知道,病毒已經讓全球陷入深度經濟衰退,幾乎沒有一個國家倖免,而且,新冠病毒已經造成了一百多萬人死亡。

■新冠病例數上漲迅速 / BBC
■新冠病例數上漲迅速 / BBC

  當我們有希望與病毒進入最後的決戰之際,必須提出這樣一個問題:在下一次大流行病到來之前,我們如何能做得更好?我們在哪些領域可以取得關鍵性的突破,讓下一個新的病原體不至於造成歷史性的悲劇。好消息是,新冠病毒已成為了人類一個“有益的對手”,它給了我們很多教訓和啟發,指出了幾個急需關注的關鍵研發領域,我想談談其中的三個。

  疫苗研發平台

  第一個就是疫苗研發平台,它能讓我們比傳統方法快了好幾個月來開發疫苗。想像一下,如果在2020年夏天之前就有了成功的疫苗,這場大流行病一定會是另一番模樣。

  自病毒暴發以來,研究人員已經開始大力推進一些新的疫苗研發平台,但仍然有延遲、規模受限和成本壁壘等等問題。我先講講mRNA疫苗的情況,包括基金會在內的很多機構都認為這種疫苗很有希望,多年來也一直在支援這個領域的研究,這次新冠疫苗研發是30年來首次有mRNA疫苗可能進入實際使用階段。

  第一支獲批的新冠疫苗,可能就是mRNA疫苗,但是我們不能只依靠這一款疫苗,因為它很難實現大規模量產,對冷鏈運輸的要求也很高 —— 數億劑量的疫苗需要液氮冷藏,並且在零下80度的條件下向全世界交付。

■ 製藥商Catalent正在使用的超冷冰箱,這種冰箱在醫院並不常見,但一些正在測試的Covid-19疫苗必須儲存在零下112華氏度 / CATALENT
■ 製藥商Catalent正在使用的超冷冰箱,這種冰箱在醫院並不常見,但一些正在測試的Covid-19疫苗必須儲存在零下112華氏度 / CATALENT

  我希望隨著mRNA疫苗平台在未來幾年的愈加成熟,量產和冷鏈運輸這兩個問題都能迎刃而解。量產,意味著成本的降低;我們也將致力於讓高標準的冷鏈運輸不再是一個必要條件。“探索大挑戰”項目,自2003年啟動以來,一直在尋找疫苗熱穩定技術。通過這些研究和一些新的想法,我認為我們將能夠開發出對冷鏈運輸要求不那麼高的mRNA疫苗。

  另一個對快速研發疫苗很重要的研究領域是:以結構為指導設計免疫原性。在這裏我們又遭遇了一個不同的問題。我們可以設計蛋白質分子水平的準確性來推動亞單位疫苗的研發,但亞單位疫苗幾乎都需要佐劑來誘導所需的免疫反應,這在成本和量產方面也構成了難以踰越的障礙。世界範圍內,獲批的佐劑本就很少,無法滿足終結新冠疫情所需的幾十億劑疫苗的量產要求。

  其中一個原因是,目前免疫佐劑中的成分非常罕見。未來我們需要新方法,不再需要讓人去安第斯山脈採集某種樹的樹皮,也不再需要用到現在我們使用的角鯊烯。上述物質實現化學合成,將使我們不再受到這些自然資源的限製,這將成為解決上述問題的關鍵。

  我們還需要發展小分子增強技術,通過不同的途徑作用激活先天免疫,這將為誘導更多免疫反應類型和延長免疫持續時間,提供更多辦法。這是真正需要解決的疫苗挑戰,我們也長期致力於研究這個課題,尤其是針對愛滋病、結核病和瘧疾的研究。所以,我們需要冒更大的險去推進新的佐劑研發,我認為在未來5年,這個領域將取得巨大進步。

  單複製抗體療法

  第二個重要領域就是單複製抗體,這也需要投入更多研究。用於生產、純化和分析單複製抗體的平台,已經誕生了相當長一段時間,新冠疫情流行到了第10個月,我們已經獲得了一些單複製抗體療效的數據,這也是前所未有的速度。

  但單複製抗體也面臨著短時間進行量產的挑戰。因為目前的單複製抗體是從哺乳動物的細胞中培育而來,從種子到高技術的量產要耗費好幾個月的時間。但不同的生產方法,比如可能使用真菌細胞或植物細胞,就可以縮短五倍的培育時間,還有其他有潛力用更短的時間,更低費用生產單複製抗體的辦法。

■單複製抗體的產生過程 / SinoBiology
■單複製抗體的產生過程 / SinoBiology

  核酸遞送平台,還有希望進一步加速反應時間,這是我個人特定感興趣的一種方案,因為它省略了製造抗體蛋白的過程,而可以僅僅使用一單元帶有特定的基因序列來製造抗體,所以目標就是製造出一個“單複製抗體工廠”。

  診斷平台

  第三個需要加大創新的就是診斷平台。因為無症狀傳播者的存在,如果我們想阻斷傳播,就不能只看有症狀感染者的情況。在美國,四分之三的感染者並沒有得到確診,因為他們只出現了輕微的症狀或根本無症狀。

  獲得檢測本身就有難度,加上當前的診斷技術還存在規模上的局限,這些人從來沒有得到確診,因此他們也不會做出行為改變以減少傳播。

  有時,即使人們做了檢測,結果為陰性,那也只是因為很多檢測工具對少量病毒不夠敏感,如果這些人體內的病毒載量在檢測之後升高了,就會繼續傳播給其他人。所以,目前的診斷情況讓人很失望。

  現有疾病防控模式的基礎就是先找到有症狀的人。對此,我們需要做出改變,我們需要更敏感的診斷工具,還需要使人便捷地獲得檢測。一個好消息是PCR檢測,這個技術很敏感,能夠如大海撈針般找出病毒的蹤跡。

■PCR檢測分析 / Chemical&Engineering News
■PCR檢測分析 / Chemical&Engineering News

  應用這一診斷技術的挑戰主要來自於物流。我希望我們最終能得到一個輕便的檢測套裝,能分發到社區的藥箱,或者社區中心的藥房。這裏將包括一個小巧的拭子和一個信封,有感染風險的人可以及時獲得檢測,而且也不必用鼻拭子那麼麻煩。然後他們會將用過的檢測拭子裝在信封裡郵寄出來進行檢測。很多工作場所和機場可以利用這個設備進行大樣本檢測,它每天的檢測量是當前只能處理幾千個樣本的工具的百倍。

  另一種方法是使用一個被稱為Murrah的即時檢測平台。Murrah體量小,還非常敏感,可用於基層醫療機構。它還能夠手提,可以提供給前線衛生工作者用於社區檢測。所以說,診斷是另一個關鍵領域,我們需要為下一次危機做更好的準備。

  我很樂觀地認為我們會戰勝新冠疫情,儘管這次我們沒有準備好,但能從錯誤中吸取教訓,在未來做得更好。我對此很樂觀的原因還在於,你們中的很多人都在我所談到的這些前沿領域工作,包括疫苗、診斷和治療。

  “探索大挑戰”計劃實行的這16年來,一直致力於將最好的科學技術應用到解決世界上最重要而緊迫的問題上來。我認為,如果我們繼續以我期待的方式推動科學發展,不僅能解決世界上的重大挑戰、當前的新冠危機,還能協助對抗其他疾病,並為下一次大流行病做足準備。

  *本文視頻發佈於Grand Challenge官網。

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