當(dāng)前位置：作者：韓揚(yáng)眉 任芳言 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào) 發(fā)布時(shí)間：2020/2/15 12:55:33
由新型冠狀病毒感染肺炎（以下簡(jiǎn)稱新冠肺炎）正在全球蔓延，核酸檢測(cè)被定為判斷是否確診為新冠肺炎的主要診斷依據(jù)。
針對(duì)核酸檢測(cè)，機(jī)械制造及自動(dòng)化專家、中國(guó)工程院院士、西安交通大學(xué)教授蔣莊德及其團(tuán)隊(duì)發(fā)表了他們的看法，“核酸檢測(cè)效果不僅取決于高質(zhì)量的試劑盒，還有一樣十分關(guān)鍵的檢測(cè)設(shè)備——實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）核酸檢測(cè)儀器，而后者的重要性往往被大家所忽視?！笔Y莊德告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)儀的特異性、敏感性、穩(wěn)定性高，有助于早診斷、早治療。核酸檢測(cè)的準(zhǔn)確率離不開(kāi)高質(zhì)量的試劑盒與其相互匹配的高端儀器。
歷經(jīng)漫長(zhǎng)堅(jiān)守，蔣莊德與10年前加入團(tuán)隊(duì)的西安交通大學(xué)彭年才教授攻堅(jiān)克難，研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)新型實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，打破了我國(guó)此類高端儀器設(shè)備完全依賴進(jìn)口的局面。在此次新冠肺炎疫情中，這些設(shè)備遍布全國(guó)各地一線醫(yī)院，正發(fā)揮著重要作用。
檢測(cè)利器缺一不可
“老百姓誤以為有了試劑盒就能進(jìn)行有效的核酸檢測(cè)了，而事實(shí)上是，必須依賴核酸檢測(cè)試劑和儀器設(shè)備的相互配合。就像打印機(jī)，要想打印出一份文件，必須打印機(jī)本體和墨盒、打印紙張同時(shí)具備才可完成。”彭年才表示，應(yīng)給予PCR檢測(cè)儀和試劑盒同樣的關(guān)注。
彭年才長(zhǎng)期專注PCR等先進(jìn)分子診斷基因檢測(cè)技術(shù)的研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，于1997年孵化出高新科技企業(yè)西安天隆科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱天隆科技）。經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，該公司已成為國(guó)內(nèi)基因檢測(cè)、分子診斷領(lǐng)域的創(chuàng)新領(lǐng)導(dǎo)者之一。
2019年年底，新冠肺炎疫情爆發(fā)后，天隆科技研發(fā)團(tuán)隊(duì)第一時(shí)間啟動(dòng)了應(yīng)急機(jī)制。今年1月12日，新型冠狀病毒基因序列信息公布后，根據(jù)新冠病毒的基因序列，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在一周內(nèi)迅速研發(fā)出“新冠狀病毒核酸檢測(cè)試劑盒”，并相繼完成其驗(yàn)證、質(zhì)控和批量生產(chǎn)等。據(jù)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)測(cè)試，試劑盒檢測(cè)靈敏度達(dá)200 copies/mL，靈敏度高、特異性好，臨床反饋穩(wěn)定、可靠。
“試劑盒的質(zhì)量和研發(fā)速度取決于已有基礎(chǔ)和過(guò)去的長(zhǎng)期積累。事實(shí)上，乙肝、艾滋病、SARS等各類病毒核酸檢測(cè)試劑盒的技術(shù)特征、工藝流程等基本是一樣的，而正是因?yàn)檫^(guò)去我們長(zhǎng)期的積累和投入，才能快速響應(yīng)疫情需求。”彭年才說(shuō)。
在彭年才看來(lái)，與其配套的實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀也十分關(guān)鍵?！安还苁鞘裁床《荆琍CR核酸檢測(cè)儀器是基本不變的，但是儀器的研制過(guò)程極為困難?！?/p>
PCR技術(shù)是典型的分子診斷技術(shù)，由于引入了PCR熱循環(huán)和基因體外擴(kuò)增的高靈敏性特征，使得其能對(duì)病原體或特定基因進(jìn)行高效、特異性擴(kuò)增和檢測(cè)。也就是說(shuō)，患者一旦被感染便能及時(shí)準(zhǔn)確檢出病毒，窗口期短，從而抓住寶貴的治療時(shí)間。
目前，《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案(試行第五版)》及美國(guó)疾病控制與預(yù)防中心和世界衛(wèi)生組織都把實(shí)時(shí)熒光PCR核酸檢測(cè)確定為新冠肺炎病例確認(rèn)、疑似排除和出院的依據(jù)。
團(tuán)隊(duì)研制的第二代實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀器實(shí)現(xiàn)了快速核酸提取和精確擴(kuò)增檢測(cè)，全封閉全流程自動(dòng)化操作也為一線醫(yī)護(hù)人員的健康安全提供了保障。目前，針對(duì)這次疫情，天隆相關(guān)檢測(cè)試劑和設(shè)備已在武漢疾控中心、武漢同濟(jì)醫(yī)院、武漢金銀潭醫(yī)院、方艙醫(yī)院移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室及全國(guó)多家疾控中心和醫(yī)療機(jī)構(gòu)用于新冠病毒核酸檢測(cè)，滿足國(guó)家重大需求。
國(guó)產(chǎn)儀器擔(dān)當(dāng)重任
高端儀器設(shè)備國(guó)產(chǎn)化一直是相關(guān)科學(xué)家和產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)，生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域更是如此。在蔣莊德看來(lái)，此次疫情更是給高端國(guó)產(chǎn)儀器的緊迫性需求敲了一個(gè)“警鐘”，因其理論瓶頸多、技術(shù)難度大等，需要產(chǎn)學(xué)研界的共同長(zhǎng)期堅(jiān)守、甘于寂寞，發(fā)揮科學(xué)家和工匠精神。
早在10年前，實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀已被多個(gè)國(guó)際組織和國(guó)家認(rèn)定為病原體檢測(cè)、突發(fā)傳染病診斷、生物污染和疫情監(jiān)測(cè)的重要依據(jù)。那時(shí)，國(guó)內(nèi)應(yīng)用的此類儀器幾乎全部依賴進(jìn)口，其價(jià)格昂貴、需求量大讓我國(guó)在重大疾病防控方面頻頻陷入被動(dòng)局面。
一直以來(lái)，核心技術(shù)被“卡脖子”是PCR儀器國(guó)產(chǎn)化難以逾越的鴻溝。蔣莊德和彭年才團(tuán)隊(duì)不斷探索，突破了多通道熒光檢測(cè)和熒光定量技術(shù)，在保證熒光采集速度快的同時(shí)保持了極高的靈敏度、信噪比及抗干擾性；設(shè)計(jì)出一套基因擴(kuò)增定量分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了PCR擴(kuò)增結(jié)果實(shí)時(shí)定量，以及實(shí)現(xiàn)PCR 熱循環(huán)基因擴(kuò)增和高分辨分析等。
“得益于國(guó)家科技部、國(guó)家重大研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委等項(xiàng)目的長(zhǎng)期支持，我們實(shí)現(xiàn)了從第一代定性PCR儀器，到廣泛使用的第二代實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀器，在核心技術(shù)、制造工藝、性能指標(biāo)等各方面實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際旗鼓相當(dāng)?shù)乃?，價(jià)格則低于國(guó)外同水平的產(chǎn)品。”彭年才自豪地說(shuō)。目前，PCR儀器的國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)到30%-40%。
這一國(guó)產(chǎn)第二代實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀器不僅在此次新冠肺炎疫情中“擔(dān)當(dāng)重任”，它們已在2009年甲型H1N1、非洲埃博拉病毒、艾滋病以及豬瘟等突發(fā)傳染病中被國(guó)際社會(huì)所“檢閱”，且廣受認(rèn)可。
去年年初，蔣莊德和彭年才團(tuán)隊(duì)再次獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)” 重點(diǎn)專項(xiàng)的支持，進(jìn)一步研發(fā)“熒光數(shù)字基因擴(kuò)增單分子檢測(cè)儀”。
這一次他們要將儀器再次升級(jí)為第三代“數(shù)字PCR”，“它相比熒光定量PCR具有更好的靈敏度和精確性，尤其在痕量核酸定量分析、稀有突變檢測(cè)、核酸拷貝數(shù)變異和基因表達(dá)微小差異等精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)研究中具有顯著優(yōu)勢(shì)?！迸砟瓴耪f(shuō)。
加快轉(zhuǎn)化關(guān)鍵在用
多年的研發(fā)和市場(chǎng)推廣經(jīng)歷，讓彭年才最為感觸的是，產(chǎn)學(xué)研用四位一體，高新技術(shù)是基礎(chǔ)，但“用”也尤為關(guān)鍵。“如果市場(chǎng)不了解不認(rèn)可，再高水平的成果，其價(jià)值會(huì)大打折扣。”
近年來(lái)，關(guān)于核酸檢測(cè)的新技術(shù)、新成果也不斷涌現(xiàn)。
比如，美國(guó)布羅德研究所、加州大學(xué)伯克利分校的研究團(tuán)隊(duì)曾相繼開(kāi)發(fā)出基于基因編輯技術(shù)的核酸檢測(cè)工具。利用CRISPR系統(tǒng)中的效應(yīng)蛋白，可快速檢測(cè)RNA或DNA分子。通過(guò)后續(xù)優(yōu)化，研究者可通過(guò)微型試紙條實(shí)現(xiàn)病毒檢測(cè)。
“實(shí)現(xiàn)核酸病毒的快速檢測(cè)，在科學(xué)原理層面已經(jīng)被證實(shí)是可行的了”， 清華大學(xué)藥學(xué)院研究員李寅青表示，“難的是讓這些成果走出實(shí)驗(yàn)室，立刻產(chǎn)生實(shí)際作用，就像尋常百姓家庭用的溫度計(jì)。”
國(guó)內(nèi)一位開(kāi)發(fā)基于CRISPR系統(tǒng)的核酸檢測(cè)工具的研究者告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，新技術(shù)“從實(shí)驗(yàn)室到臨床有相當(dāng)?shù)木嚯x，還需要時(shí)間來(lái)打磨?！?/p>
“疫情之后，我們還需認(rèn)真梳理如何發(fā)揮科技硬實(shí)力服務(wù)國(guó)家重大需求的作用，特別是儀器科學(xué)領(lǐng)域，需要有著長(zhǎng)期連續(xù)性的支持和投入，營(yíng)造允許失敗的寬松環(huán)境，形成產(chǎn)業(yè)全鏈條發(fā)展的良好機(jī)制，加快科技成果轉(zhuǎn)化，只有這樣，我們才能在堅(jiān)實(shí)的積累中取得突破?！笔Y莊德說(shuō)。
原文：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/2/435770.shtm
京公網(wǎng)安備 11010202008133號(hào)