02.26 《自然》:全球科學家積極開發診斷試劑,與新冠病毒“賽跑”

《自然》:全球科學家積極開發診斷試劑,與新冠病毒“賽跑”

自新冠病毒疫情爆發以來,全世界科學家正在團結起來,為這種新型病毒開發一套快速可靠的分子診斷測試方法,與病毒的快速傳播“賽跑”。2月19日,《自然》網站發文對其中的多項工作進行介紹與總結:

網站指出,目前新冠病毒感染例數仍在不斷增加,因此對於快速且可靠的診斷需求愈加強烈。儘管現在很多醫院和診所還無法獲得一種強力、準確、敏感的新冠病毒檢測試劑,但確實在幾周內病毒的研究已經取得了十分明顯的進展。與之相比,2002-2003年的SARS冠狀病毒用了將近六個月才建立了有效的鑑定方法。

疫情之初,武漢華南海鮮市場發現了一系列不明原因的肺炎病例之時,已有三個小組不知疲倦地工作以確定罪魁禍首:

首先,來自於上海、武漢、北京、悉尼的研究人員使用宏基因組RNA測序方法鑑定了一個在海鮮市場工作過的患者樣本。該小組於1月10日在公開的基因銀行序列庫中存放了一份基因組序列草案,於1月17日交存。

大約同一時間,中國疾控中心派出了一個快速反應小組,他們從三名患者的支氣管肺泡灌洗液中分離培養了一種新的冠狀病毒,將其確定為可能的爆發源。研究人員通過電子顯微鏡揭示了它的冠狀病毒形態,而光學顯微鏡結果也證明了它對人類的呼吸道上皮細胞有致病變的作用。基因組測序顯示,該病毒與蝙蝠體內發現的一種已知的SARS病毒有超過85%的序列同一性。1月12日,該小組在開放存取數據庫中又加入了三個基因組序列進行共享。

位於武漢和北京的第三組科學家對五名患者做進一步研究發現並鑑定了同一種病毒,並存放了五個基因組。他們表明,該病毒使用血管緊張素轉換酶2(ACE2)進入宿主細胞,與2003年的SARS的感染通路相同。

此後,幾個國際組織根據這些序列數據涉及聚合酶鏈式反應試驗的引物,以支持全球的公共衛生實驗室開展檢測工作。柏林查裡泰大學醫院病毒學研究所的克里斯蒂安·德羅斯滕實驗室,與歐洲和香港的學術合作者一起公佈了核酸診斷測試的詳細內容和工作流程。1月23日,這種方法證實可以檢測到新冠病毒並能夠與SARS區分,它展現了對297份呼吸道感染患者臨床的特異性,並由此產生了25萬套試劑盒。世衛組織近幾周向全球159個實驗室運送了這些試劑盒。

與此同時,香港大學一個研究小組已開發了兩個單步反應試驗,瞄準基因銀行公佈的第一序列的病毒基因組的ORF1b和N區域,這兩項實驗已經用兩個患者標本得到驗證。該實驗可用於識別新冠病毒所屬的SARS病毒亞屬的多種病毒,因為沒有其他此亞屬的疾病傳播,如果使用正確,該反應測試是高度敏感的。

美國疾控中心在2月4日獲得FDA的緊急使用授權後,在美國所有50個州及30個國際地點推出了自己的測試方法。

《自然》:全球科學家積極開發診斷試劑,與新冠病毒“賽跑”

這些早期的實驗室測試贏得了關鍵的時間,他們在商業化的產品和試劑盒大規模上市之前,為公共衛生當局提供了診斷工具。在中國,深圳的華大基因開始運作,截至一月底該公司已在中國各地分發了超過5萬套試劑盒。2月5日,它在武漢開設了一個緊急檢測實驗室,每天可以處理10000個樣本。其他公司的開發測試速度慢一些,但初步推廣即將開始。

IDbyDNA公司未開發定製的聚合酶鏈式反應測試,而是將宏基因組的核酸分析作為常規診斷和監測工具,其現有的Explify呼吸試驗可將患者樣本中獲得的宏基因組數據與大量序列數據進行比較,可識別900多種呼吸病原體,包括新冠病毒。據該公司負責人稱,實驗數據分析不到一小時,雖然比現在的核酸檢測更貴,但測序成本的下降有可能幫助這種方法推廣。

蘇格蘭愛丁堡大學Andrew Rambaut通過分析不同的新冠病毒基因組之間的系統發育關係追蹤疫情。他指出,RNA病毒有一個容易出錯的複製過程,而基因變異構成了一個分子時鐘,可以提供對病毒最初出現和正在進行進化的時間分析。初步分析90個可公開獲得的基因組表明,新冠病毒是在武漢第一例肺炎病例前不久出現的,它不會像其他研究所預測的時間早那麼多。

流行病學家還採用了數字化監控工具,通過自動監控官方和非官方來源的電子信息跟蹤新冠病毒爆發情況。約翰霍普金斯大學系統科學與工程中心開發了一種基於網絡的儀表板,實時顯示和跟蹤新冠病例。科學家可通過GitHub知識庫免費獲得基礎數據。Crowdsourcing也開發了共享電子線路對逐個案例進行追蹤,截至2月19日,該清單已超過7800例個案的人口統計、地理和臨床信息,支持研究人員分析瞭解傳播模式……

據牛津大學動物學系研究員Moritz Krämer評價,本次危機的特點是各方的數據共享精神比以前的流行病要強得多。

無數醫護人員和科學家在與新冠病毒賽跑,其趨勢仍有很多的不確定性:我們還不知道“冰山”究竟有多大,是否還有未被發現的感染源,數百萬乃至數千萬人正處於封鎖狀態……這場賽跑的結果如何,我們還需持續觀察和不斷努力。


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