雷厲風(fēng)行 火眼金睛——探秘公共空間生物氣溶膠新冠病毒檢測系統(tǒng)
【北京冬奧 我們來了】
光明日報(bào)記者 王東 張景華 黃小異
在冬奧會賽時(shí),為做好疫情防控,尤其是針對相對密閉的室內(nèi)場館,北京多家科研單位協(xié)作開發(fā)出公共空間生物氣溶膠新冠病毒檢測系統(tǒng)(以下簡稱“檢測系統(tǒng)”)。那么,該系統(tǒng)如何誕生?檢測效果如何?能否應(yīng)對不斷變異的毒株?帶著諸多問題我們走訪了北京市中關(guān)村生命科技園生物氣溶膠檢測實(shí)驗(yàn)室。
毒株在變,檢測系統(tǒng)以不變應(yīng)萬變
生物氣溶膠種類很多,包括空氣中的細(xì)菌、真菌、病毒、塵螨、花粉、孢子、動植物碎裂分解體等具有生命活性的微小粒子。清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系研究員、生物氣溶膠檢測項(xiàng)目負(fù)責(zé)人劉鵬解釋,呼吸、打噴嚏會呼出液滴較大的顆粒,它們會落到地面上,而生物氣溶膠則是非常微小的顆粒,粒徑小于100微米 。“它可以在空氣中一直懸浮并隨著氣流飄散開來,傳播距離較遠(yuǎn)。現(xiàn)在新冠毒株的變種傳播力很強(qiáng),空氣中帶有病毒的生物氣溶膠很容易被人吸入肺中,這也是為什么要進(jìn)行環(huán)境檢測的原因?!?/p>
2021年5月,世衛(wèi)就開始用希臘字母為新冠毒株命名,到目前已命名10余種變異毒株,包括阿爾法、貝塔、德爾塔等。而當(dāng)下的奧密克戎仍在變異,面對不同的毒株,檢測系統(tǒng)能否有效應(yīng)對?
“我們的檢測都是針對病毒的保守序列。病毒雖然在不斷變異,但是其有些部分是不變的,保守序列就是不變的部分。因?yàn)橐坏┎《颈J匦蛄邪l(fā)生改變,這個(gè)病毒就會‘死掉’?!眲Ⅸi表示,檢測基于保守序列,因而無論是德爾塔還是奧密克戎,檢測系統(tǒng)都可以準(zhǔn)確檢測。
同時(shí)劉鵬也表示,由于檢測系統(tǒng)是針對保守序列的,因而在第一時(shí)間只能判定樣本為陰性還是陽性,若要查明具體陽性樣本是哪種變異毒株,還需要進(jìn)一步細(xì)化檢測。
同心聚力,僅用8個(gè)月完成攻關(guān)
在這一項(xiàng)目的匯報(bào)中,成果簡明扼要:清華大學(xué)聯(lián)合北京大學(xué)、昌平實(shí)驗(yàn)室、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所等單位共同攻關(guān),開發(fā)完成了公共空間生物氣溶膠新冠病毒核酸檢測系統(tǒng)。
簡單的一句話背后是精細(xì)分工下諸多科研單位8個(gè)多月的奮戰(zhàn)。這場應(yīng)急開發(fā)于2020年10月開始。劉鵬介紹,這一項(xiàng)目的氣溶膠采集器由北京大學(xué)要茂盛教授在此前開發(fā)完成,但在檢測端缺乏一個(gè)非常靈敏的檢測系統(tǒng),此前檢測方法在靈敏度、檢測時(shí)間、操作簡便性以及與采集器配合等方面無法滿足賽時(shí)需求,需要開發(fā)全新的“樣品入—結(jié)果出”的檢測系統(tǒng)。
對于檢測系統(tǒng)的研發(fā)分工,劉鵬展示了一張粗略的分工表:清華大學(xué)負(fù)責(zé)一體化高靈敏度核酸分析儀的研發(fā)和技術(shù)轉(zhuǎn)化,組織北京冬奧會和冬殘奧會期間的氣溶膠檢測工作,提供人員和技術(shù)支持;北京大學(xué)負(fù)責(zé)氣溶膠采集器的研發(fā)和技術(shù)轉(zhuǎn)化;昌平實(shí)驗(yàn)室組織北京冬奧會和冬殘奧會期間的氣溶膠檢測工作;中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所負(fù)責(zé)協(xié)助進(jìn)行系統(tǒng)的驗(yàn)證和安全性驗(yàn)證;首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京地壇醫(yī)院負(fù)責(zé)協(xié)助進(jìn)行系統(tǒng)的臨床驗(yàn)證……
在劉鵬的印象里,檢測系統(tǒng)的“高光時(shí)刻”在去年4月。那時(shí)候,這項(xiàng)技術(shù)剛剛研發(fā)完成,劉鵬團(tuán)隊(duì)便與朝陽疾控和地壇醫(yī)院一起完成了臨床的小范圍測試。
“為了保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性,我們采用了盲測的方法,從醫(yī)院采集了病人的鼻咽拭子、唾液、呼出的氣體和病房中的氣溶膠樣本,每份樣本一分為二,一部分由我們來檢測,另一部分由朝陽疾控用常規(guī)方法做檢測。我們在檢測前并不知道是什么樣的樣本,也無法預(yù)料結(jié)果如何。幸運(yùn)的是,最終的結(jié)果非常好?!眲Ⅸi說。
服務(wù)冬奧,高效精確不失安全
據(jù)北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院博士生李心月介紹,在賽時(shí)場館內(nèi)每200平方米會設(shè)置一個(gè)氣溶膠采集器,采集器利用旋風(fēng)采樣的原理,將待檢測空氣中的顆粒采集到盛有病毒滅活液的采樣管中,之后由專人轉(zhuǎn)運(yùn)出來,運(yùn)送到固定檢測點(diǎn)做檢測。
賽事的穩(wěn)定運(yùn)行,對檢測系統(tǒng)的效率、安全、準(zhǔn)確都提出了高要求,系統(tǒng)可以同時(shí)滿足嗎?劉鵬對此的回答是肯定的。
“拋開運(yùn)送時(shí)間不算,檢測系統(tǒng)完成全自動核酸提取與擴(kuò)增檢測,并出具檢測報(bào)告只需要45分鐘左右。一臺檢測系統(tǒng)可同時(shí)檢測8個(gè)樣本?!?/p>
對于檢測準(zhǔn)確性劉鵬談道,自2021年10月20日至2021年12月14日,團(tuán)隊(duì)共檢測氣溶膠樣本348例,成功率100%。更為難得的是,這種準(zhǔn)確性是在10倍于日常檢測的低檢測線下完成的。
“作為防控手段我們就希望檢測系統(tǒng)越靈敏越好,也就是檢測線越低越好,盡可能發(fā)現(xiàn)潛在的哪怕是‘弱陽性’的樣本。經(jīng)測試我們的檢測系統(tǒng)靈敏度為20拷貝/毫升,其靈敏度為我們?nèi)粘_M(jìn)行的咽拭子核酸檢測的10倍。”
效率與準(zhǔn)確固然重要,安全更為重要,這既包括樣本安全也包括運(yùn)送人員的安全。劉鵬介紹,采樣管中的病毒滅活液與封閉保存運(yùn)送方法保證了樣本和運(yùn)送人員的安全,若檢測結(jié)果出現(xiàn)弱陽性或是更換了樣本采集點(diǎn)位,都會對采集器等進(jìn)行程序性的消殺。
談及檢測系統(tǒng)的未來推廣,劉鵬表示,冬奧是一個(gè)非常好的應(yīng)用場景。冬奧示范應(yīng)用后,可在人流比較密集的地方,如醫(yī)院、車站、機(jī)場等場所嘗試應(yīng)用該檢測系統(tǒng),這樣可更及時(shí)地 追蹤到相關(guān)人員,減少疫情傳播和核酸檢測人數(shù)。
《光明日報(bào)》( 2022年01月21日 09版)
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