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责任与影响

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我们为什么要向武汉病毒所捐赠自动化样本处理工作站?

2020.02.08

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前两天,基石资本向大家发布了一条捐赠信息,表示将向中国科学院武汉病毒研究所和滁州市疾病预防控制中心,分别捐赠一台华大智造自动化样本处理工作站MGISP-100RS及其配套试剂
感谢华大智造工作人员的高效,捐赠给武汉病毒所的设备现已安装完成。

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图:安装完成的设备
之前,在信息发布后,很多朋友在后台向我们发送信息,出于对疫情的关切,表示想了解一下这个设备的作用。因为问题比较复杂,所以我们医疗组的同事特别做了一个介绍,希望能让大家也增进一些科学知识。
 
1、为什么我们要捐赠自动化样本处理工作站?
检测传染病的策略通常有两种:检测病原体本身,或检测人体为了抵抗病原体而产生的抗体检测病原体既可以检测抗原 (一般是病原体表面蛋白,有些用内部核蛋白),也可以检测核酸。如果病人的体液中检测到抗体、抗原或核酸三者中的任何一种,则意味着已被感染。由于抗体产生需要时间,一般几天至几周不等,有些免疫功能较弱的病人可能抗体量很低,容易造成假阴性(已经感染,但是测试结果看起来没有被感染)。而在感染之初,病原体抗原含量也较低,同样不容易检测到。所以,目前广泛采用的是检测病原体的核酸序列, 通过扩增反应来放大信号, 检测的灵敏度高、特异性好。
2019年12月30日,在疫情爆发初期,武汉病毒所就开展新型冠状病毒样本的收集和标准化入库工作。2020年1月2日,武汉病毒研究所确定了新型冠状病毒全基因组序列,1月10日,国家公布新冠病毒全基因組序列,国内多家企业由此迅速跟进检测试剂盒的开发;2020年1月5日,武汉病毒所成功分离到了病毒毒株,为进一步研究疫苗、致病机制和相关治疗等打下基础
新型冠状病毒核酸检测试剂盒主要就是通过荧光定量PCR技术,检测来自病人或疑似病人的咽拭子、血液、肺泡灌洗液等样本,提取病原体的核酸 (RNA),通过反转录(RT)变为DNA,之后再将样本中微量的病毒信息加以扩增放大(PCR),即进行几百万倍的复制,并用荧光物质进行染色,使其易于被检测仪器捕捉,最后读取荧光信号,判断病毒是否存在。如果PCR后的信号为阳性,则样本中存在病毒,即已感染,反之则没有感染。同时,我们还可以通过荧光值,实现初步的定量检测,即判断病毒的数量。
除了通过核酸进行临床筛查、确诊,通过二代测序(NGS)进行基因组的测序,还能够实现病毒变异监测。
在实际操作中,一般分为样本采集、核酸提取、扩增检测、结果分析等多个阶段。核酸提取阶段,普遍采取人工手工操作,步骤繁琐,耗时耗力。更为重要的是,核酸提取直接接触病毒,是整个实验流程中最危险的一环,医务人员在频繁接触样本过程中会增加病毒感染风险。核酸提取后的样本转到核酸扩增区,进行核酸检测分析。
但核酸提取也有自动化的方式。我们本次捐赠的华大智造自动化样本处理工作站MGISP-100RS及配套试剂, 正是一个自动化核酸提取解决方案目前已在包括武汉在内的全国疫情检测一线应用。MGISP-100RS可提取8-32样本/40-80分钟,每次可减少医务人员约2个小时的手工操作的时间,适用的样本非常广泛,包括咽拭子、唾液、痰液、肺泡灌洗液、血清、血浆、病毒培养液等。整套解决方案可适配目前主流的新型冠状病毒2019-nCoV核酸检测试剂盒(荧光PCR法),以及第三方磁珠提取试剂盒和文库构建流程。
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图:华大智造自动化样本处理工作站MGISP-100RS的作用

图:自动建库与手工建库比较
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图:自动化与手工操作比较
综上,自动化样本处理工作站,可实现高度自动化,在样本处理过程中大幅减少人工操作,优化样本检测流程,不仅大大缩短了病毒核酸提取的时间,缓解了一线医务工作人员的压力,还同时满足了他们在病毒核酸提取过程中对安全防控性、通量灵活性及快速自动化的需求
 
2、为什么我们要捐赠给武汉病毒所?
再说为什么我们要捐赠给武汉病毒所。原因很简单,武汉病毒所,是我国一流的专业从事病毒学基础研究及相关技术创新的综合性研究机构,同时拥有我国唯一的P4等级生物安全实验室。
据传染病原的传染性和危害性,国际上将生物安全实验室分为P1、P2、P3和P4四个生物安全等级。P4实验室是专用于烈性传染病研究与利用的大型装置,是人类迄今为止能建造的生物安全防护等级最高的实验室。埃博拉、炭疽杆菌、天花、鼠疫等最危险病毒,只有在P4实验室里才能研究。
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图:不同等级生物安全实验室比较
P4实验室的安全性要达到什么程度呢,举个例子,连空气都“只能进不能出”——实验室内部是负压空间,即实验室内部压强小于外部。
目前除了中国,全球公开拥有P4实验室的仅有法国、加拿大、德国、澳大利亚、美国、英国、瑞典和南非等极少数国家。
在SARS爆发后,我国政府战略性启动P4实验室的建设,在引进法国里昂P4实验室技术和装备基础上,历经十余年,于2015年1月31日在武汉建成。2018年1月4日,武汉P4实验室通过了国家卫计委高致病性病原微生物实验活动现场评估,正式投入运行。
对于新病毒或高危病毒研究来说,P4实验室是具有重大的战略意义与作用的。
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图:P4实验室内的人员防护
而此次疫情,武汉病毒所正是承担了筛查确诊和研究的双重任务。一方面,武汉病毒所是武汉市最早指定的18家新型冠状病毒核酸检测(RT-PCR)单位之一,承担对病原体感染者的筛查和确诊任务,目前日检测量在200份左右;另一方面,新型冠状病毒在传播过程中可能会发生变异,武汉病毒所也同时承担病毒变异监测的工作,是科研攻关专家组牵头成员。
2020年1月23日,湖北省新型肺炎应急科研攻关专家组召开第一次工作会议。会议正式宣布成立由武汉病毒所牵头,石正丽研究员任组长,与来自华中农业大学、华中科技大学、武汉大学、湖北省中医院、武汉金银潭医院等单位的13位专家共同组成科研攻关专家组,着重在快速检测技术产品研发、疾病发生、发展和传播规律及临床诊治、抗病毒应急药物和抗体类药物等8个方面开展联合攻关。
2020年2月3日,武汉病毒所石正丽团队关于新型冠状病毒的研究论文在国际顶级学术期刊《自然》(Nature)以“加快评审文章”形式发表,对最早在中国武汉引发呼吸系统疾病暴发的一种新型冠状病毒进行了鉴定和表征,揭示了其与严重急性呼吸综合征(SARS)冠状病毒的相似性,研究团队发现了新型冠状病毒来源于蝙蝠的证据
值得注意的是,石正丽团队也是中国SARS病毒的源头攻克团队。2017年,石正丽等人在追寻、研究13年之后,终于在云南昆明地区一个小山洞里的蝙蝠身上发现了SARS病毒所有基因组成,基本完成了对SARS病毒的溯源工作。而此前,一度被认为是SARS“罪魁祸首”的果子狸实际上只是中间宿主,并非病毒源头。
综上,武汉病毒所定能将这台自动化样本处理工作站,物尽其用
期待疫情早日结束,也期待我们的病毒研究能取得更多进步!

篇外语

和大家一样,本次疫情,我们积累了很多感动,也积累了很多不安与愤怒。2月7日,我们还都感到了悲伤。我们看到,这次疫情还引发了大家很多关于公共政策的讨论与思考,而这也是我们一直倡导并努力去做的事情。
但我们今天却选择特别去谈一下关于病毒研究的事情,其实就是想单纯地聊聊科学。因为我们感到,目前的讨论似乎只局限在政治上,谈论科学的反而少——而疫情,本质上是要用科学来解决的。
而本次各个部门和机构发生的众多政治风波、争议和不当之处,本质上也是没有用科学指导实践。
就如郑永年所说,“人们只相信政治,不相信科学”,指的是科学没有成为人们日常生活的一部分,或者说科学仍然处在人们的日常生活之外。政治要确立自己的边界,政治不能替代科学,政治意志不能取代科学逻辑。而政府本身更要讲科学,科学知识首先应当在官员当中得到普及。
而对于我们普通民众来说,我们都相信科学尊重科学,但我们的态度是将其高高置于神龛之上,而不是应用于实际生活之中。如果我们都详细了解了相关的科学知识,那么就不至于在疫情初发时低估影响、聚众欢闹,也不至于在疫情爆发后恐慌地去哄抢双黄连,或者热衷于所谓“人造病毒”的阴谋论;不至于去敌视或攻击那些来自湖北的同胞,更不至于陷入某种群体极化之中,惶惶乎不知如何是好。
从上到下,我们太相信政治的力量(无论正面或负面),而忽略了其局限性。
我们期待,每个社会成员都能完成政治与科学的双重启蒙,因为“只有每一个社会成员学会了科学地生活,中国才会是一个强大的国家”。

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(编辑:韦依祎,责任编辑:魏锦秋,审阅:杜志鑫)


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