狙擊新冠病毒

文思敏

2019年12月31日清晨，武漢病毒所公共技術服務中心的實驗師張磊被電話鈴聲吵醒，她接到一項緊急測序任務。測序樣本來自武漢金銀潭醫(yī)院，后者月初收治了首例“不明肺炎”病人。

前一天，武漢市中心醫(yī)院眼科醫(yī)生李文亮剛剛在同學群披露了疫情，成為武漢最早向外界發(fā)出防護預警的8名醫(yī)生之一。醫(yī)護人員對每一個未知病毒的到來或許都是最敏銳的，而隱藏在醫(yī)院背后實驗室里的那些科研人員，同樣如此。

張磊意識到了這項任務的緊迫性，她未敢耽擱。不過在文庫質(zhì)檢的緊急關頭，儀器卻出現(xiàn)了故障，她一直鼓搗到元旦凌晨2點才把問題解決。1月2日，武漢病毒所確定了不明肺炎病毒的全基因組序列。

除了武漢病毒所，據(jù)《第一財經(jīng)》雜志了解，在疫情早期，至少還有3個團隊拿到病毒樣本。根據(jù)后來發(fā)布的論文，廣州微遠基因科技有限公司最早在12月24日就拿到了這一未知病毒的樣本。一位參與測序的工作人員曾在個人公眾號里記錄：“這個病毒與所有已知基因組信息的病毒都不太像，可能是一種跟SARS類似的新型病毒。”

上海復旦大學公共衛(wèi)生學院教授張永振，則在12月26日從武漢市中心醫(yī)院和武漢市疾控中心收集到了病毒樣本。而李文亮醫(yī)生看到的病毒樣本報告是由北京博奧醫(yī)學檢驗所檢測的，病毒樣本同樣來自武漢市中心醫(yī)院。12月30日，該檢測所正式發(fā)出臨床病原體的篩選結果，顯示病原體為SARS冠狀病毒。

1月5日，上海市公共衛(wèi)生臨床中心也確定了這一不明病毒的全基因組序列。根據(jù)測序數(shù)據(jù)繪制的進化樹，科研人員正式對外確認，這是一種不同于任何歷史已有記錄的冠狀病毒。

冠狀病毒是一類在動物與人類之間傳播的RNA病毒（遺傳物質(zhì)為核糖核酸）的統(tǒng)稱。1965年，科學家首次將它從一名患普通感冒的病患的鼻洗液中分離出來。在自然界中，它們往往會感染哺乳動物和鳥類，引起消化道或者上呼吸道疾病。

此前，能感染人類的冠狀病毒共有6種，其中4種主要流行于冬春季節(jié)，是普通感冒的常見病原，多數(shù)臨床癥狀較輕。另外2種，就是公眾熟知的SARS冠狀病毒（嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒）和MERS冠狀病毒（中東呼吸綜合征冠狀病毒）。

而此次新發(fā)現(xiàn)的病毒是第7種。所以通常被稱為新型冠狀病毒。2020年2月11日，世界衛(wèi)生組織將新型冠狀病毒感染的肺炎命名為“COVID-19”，同一天，國際病毒分類委員會則將這種病毒命名為SARS-CoV-2，即“嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒2”。

盡管這是一場比17年前的SARS襲擊力更強的疫情，但若單純從科研工作的角度來看，此次對疫情的反應堪稱迅速。據(jù)醫(yī)學知識分享平臺丁香園統(tǒng)計，截至1月30日，即疫情爆發(fā)的一個月內(nèi)，至少已經(jīng)有累計54篇關于新型冠狀病毒的英文論文發(fā)表，其中超過20篇來自中國學者—從病毒的分離、測序，到疫情的溯源;從疾病的診治、檢測工具的研發(fā)，到疫苗、特效藥的探索，后方的研究團隊同前方的病房一樣，也在與病毒爭分奪秒。

武漢金域醫(yī)學公司核酸檢測實驗室

初探

1月10日，張永振首次向全球公開新型冠狀病毒的全基因組序列。次日，全球最大的醫(yī)藥生物基金會惠康基金會的負責人Jeremy Farrar在Twitter上評論：“這對于全球公共衛(wèi)生來說是一個重要的時刻，武漢、中國和全球各地的所有相關人士都應當?shù)玫匠姓J、感謝和榮譽。數(shù)據(jù)分享有利于公共衛(wèi)生，有利于這些人工作的開展。”《科學》雜志隨后在同天的報道里引述了這一段話，世界衛(wèi)生組織也稱贊中國的科學家在這一步行動快捷。

能快速鑒定病毒得益于第二代基因測序技術在過去10年的發(fā)展。二代測序技術又稱高通量測序技術，它彌補了第一代技術速度慢、成本高、通量低的缺陷，大大提高了測序效率。

以新型冠狀病毒為例，要鑒定致病病毒，需要先從患者身上獲取肺泡灌洗液。而肺泡灌洗液是一種含有致病病原體、人體本身攜帶的細菌，以及被病毒攻擊后死掉的細胞等多種物質(zhì)的混合物，通過高通量測序后，混合物里的所有基因序列都會測試出來。

測序完成后，研究者會對它們分類—哪一些來自人體，哪一些來自細菌，哪一些來自病毒。研究者需要挑出屬于致病病毒的序列，再以特定病毒的骨架將其拼接起來，才能獲得全基因組。之后，數(shù)據(jù)分析就是了解基因序列的重要一步了。

胡婧是國內(nèi)一家生物研究所的研究員，主要做的就是病毒數(shù)據(jù)分析。在新型冠狀病毒的全基因組序列公布后，胡婧所在的研究所便組建了應急攻關小組，并根據(jù)各自專長，比如核酸檢測、抗體檢測、抗原檢測、疫苗、抗體藥物開發(fā)等等，對新病毒開展研究。胡婧表示，全基因組序列公開后，他們這樣的研究團隊有很多。

“追蹤”新冠病毒

之所以能迅速推進對新病毒的研究，還是要歸功于此前對SARS病毒的研究。“我們都會把當年的研究結果拿來，在SARS的三級結構、晶體解析等等研究的基礎上去做預測分析。”胡婧對《第一財經(jīng)》雜志說，“如果沒有這些研究，現(xiàn)在這些成果也做不出來，這是一個長期積累的過程。”而當年的SARS病毒，僅基因測序就做了4個月。

拿到基因數(shù)據(jù)后，生物信息學的研究者們通常會把數(shù)據(jù)放在美國國家生物技術信息中心（NCBI）里與歷史病毒數(shù)據(jù)比對。NCBI是美國國立衛(wèi)生研究院于1988年創(chuàng)立的生物技術與生物醫(yī)學相關的一系列數(shù)據(jù)庫，創(chuàng)辦的初衷在于給分子生物家們提供一個信息儲存和處理的系統(tǒng)。

胡婧介紹，把新型冠狀病毒的相關數(shù)據(jù)放進NCBI系統(tǒng)后，不到半小時就會得出比對結果。根據(jù)與歷史病毒數(shù)據(jù)的相似性對比，研究人員就可以判斷出此類病毒的大致范圍和種類。

新藥研發(fā)及審批流程

通過比對，研究者觀察到了新型冠狀病毒S蛋白的特異情況。在此之前，S蛋白曾是SARS冠狀病毒研究的重點之一。S蛋白又可以分為S1蛋白和S2蛋白兩個亞單位，S1蛋白主要負責與受體識別結合。SARS病毒正是通過其表面的S1蛋白與人體呼吸道上皮細胞表面的ACE2受體結合，形成感染人體的通路。

而新型冠狀病毒也有著與SARS冠狀病毒相似的感染通路，這為病毒能夠人傳人提供了分子生物學上的證據(jù)。不過此時，武漢市衛(wèi)健委官方的通報仍表示“尚未發(fā)現(xiàn)明確的人傳人證據(jù)”，有科研人員告訴《第一財經(jīng)》雜志，依據(jù)基因數(shù)據(jù)觀察，他們對此通報是感到疑惑的，“然而因缺乏實驗依據(jù)，也不敢妄下判斷。”

直到1月20日晚，著名呼吸病學專家鐘南山在接受央視采訪時正式宣布，新型冠狀病毒肺炎是可以人傳人的，一場抗擊新型病毒的大戰(zhàn)才從此全面拉開。

1月23日，中國科學院武漢病毒研究所的石正麗團隊在bioRxiv預印版平臺上發(fā)布文章稱，該病毒與團隊此前在云南菊頭蝠身上檢測到的蝙蝠冠狀病毒RaTG13具有96.2%的一致性，因此推測，與SARS病毒一樣，新型冠狀病毒很有可能也是起源于蝙蝠。

這又是一個建立在SARS病毒基礎上的研究成果。SARS爆發(fā)后，石正麗團隊曾花了幾年時間，在全國各地采集蝙蝠血液、咽拭子（咽喉部取出物）和排泄物等樣本，最終在云南的一個洞穴里分離出與SARS病毒高度同源的冠狀病毒樣本。他們發(fā)現(xiàn)這里的病毒可以感染人類和哺乳動物細胞，這為確立蝙蝠為SARS病毒天然宿主提供了有力證據(jù)，同時也促使研究者們意識到，蝙蝠可能是各類冠狀病毒的“大本營”。

然而，這并不表明新型冠狀病毒直接來源于蝙蝠，病毒傳播過程中需要中間宿主。隨后，各地的研究團隊對可能存在的中間宿主也有諸多猜測。北京大學、廣西中醫(yī)藥大學等高校的一個聯(lián)合科研團隊曾在《醫(yī)學病毒學》雜志上發(fā)表論文指出，中間宿主可能為蛇。在研究方法遭到質(zhì)疑后，2月7日，華南農(nóng)業(yè)大學對外發(fā)布消息稱，穿山甲可能為新型冠狀病毒潛在的中間宿主：通過對病毒的基因組分析，發(fā)現(xiàn)從穿山甲身上分離的病毒株與目前感染人的毒株序列相似度高達99%。

胡婧的團隊也一直在跟進相關進展，“我們也在看穿山甲序列的區(qū)別，但目前序列還不是很全。”胡婧表示。很多研究者提出，中間宿主可能有多種野生動物。

如今，一有新的病例數(shù)據(jù)公布，胡婧的團隊都需要重新處理分析，但接下來，他們希望能做一些回顧性研究，通過從已有的病例更加了解病毒的機制。

“之前病人的致病性還不清晰，重癥和輕癥病人之間的差異，除了歸因于免疫問題，是否還有病毒本身的問題，這些都是我們想揭開的。”胡婧說。

雖然關于新冠病毒的數(shù)據(jù)信息越來越豐富，但不可否認的是，新型冠狀病毒的真實面目還未完全顯露。

交鋒

得益于在極短時間內(nèi)完成了對新型冠狀病毒的全基因組序列解析，研究者迅速獲得了病毒中的特異核酸序列，這意味著可以通過對該序列的檢測，識別患者是否被感染，從而與病毒正面“交鋒”。

目前最常用的檢測方法是熒光定量PCR（聚合酶鏈式反應）。1月11日，國家疾控中心開始向武漢提供PCR檢測試劑，其最大優(yōu)勢是“快”，可實現(xiàn)3個小時內(nèi)檢測。此后，陸續(xù)有企業(yè)宣布已成功研發(fā)出新型冠狀病毒核酸檢測試劑盒。通過國家藥監(jiān)局的應急審批通道，捷諾生物、之江生物、達安基因、華大基因等多家公司生產(chǎn)的試劑盒成為正式獲批上市的檢測產(chǎn)品。

然而，病毒日益呈現(xiàn)出的復雜性給檢測增加了難度。

方宛茗也是在后方的研究者之一，她的主攻方向是放射學。最近一段時間，方宛茗的團隊處理了大量CT高度懷疑陽性而咽拭子檢測陰性病例的數(shù)據(jù)。

在臨床診療中，胸部CT檢查是新型冠狀病毒肺炎的重要輔助檢查手段，而完成確診過程需要核酸檢測陽性結果。然而，一些患者雖然具備典型的新型冠狀病毒肺炎影像特征，流行病史也高度可疑，但核酸檢測卻呈現(xiàn)陰性。在一些案例里，病人雖然未達到診斷標準，根據(jù)影像學初篩，醫(yī)院仍對他們做了隔離及相關處理。最終在多次核酸復查后，病人的檢測結果才出現(xiàn)陽性。

“我們做這個研究就是想提醒臨床醫(yī)生，不要輕易放走CT檢查有問題的患者。”方宛茗對《第一財經(jīng)》雜志表示。

作為產(chǎn)品首批獲準上市的公司之一，華大基因1月14日便宣布完成了成品試劑盒的全部研制工作。除了常規(guī)的基于RT-P CR的快速檢測試劑盒，這家公司還研發(fā)出了基于高通量測序的檢測試劑盒。據(jù)華大基因相關發(fā)言人向《第一財經(jīng)》雜志介紹，后者可以實現(xiàn)更全面的覆蓋，監(jiān)測新型冠狀病毒在傳播過程中可能會發(fā)生的變異，并提供更多的感染病原信息。截至2月2日，華大基因已經(jīng)完成約30萬人份的試劑盒生產(chǎn)，日均產(chǎn)能約在8萬人份/天，并且已經(jīng)新儲備30萬人份的試劑盒原料。

然而即使如此，由于技術檢測有很高的門檻，每日可檢測的數(shù)量仍然有限：試劑盒檢測需要在生物二級安全實驗室里進行以保障檢測人員的安全。如果不具備檢驗條件，很可能會出現(xiàn)病毒泄露的情況。同時，檢測配套的試劑和設備，也需要專門的技術人員來使用。

按照常規(guī)流程，在發(fā)現(xiàn)疫情后，醫(yī)院會直接上報給疾控部門。通常在獲得醫(yī)院的信息后，各級疾控中心會下派流行病學調(diào)查人員，對患者啟動流行病學調(diào)查，調(diào)查的同時會收集疫情信息，如果疫情嚴重則會上報給所在地的衛(wèi)健委。

中國的疾病預防控制中心成立于2002年1月23日，是一個由國家財政全資撥款的事業(yè)單位，主要向當?shù)氐男l(wèi)健委和政府匯報。其主要職責包括“組織開展本地疾病暴發(fā)調(diào)查處理和報告”，以及“指導轄區(qū)內(nèi)醫(yī)療衛(wèi)生機構傳染病防治工作”。

在它正式成立11個月后，SARS爆發(fā)。這一危機的到來將尚在摸索中的疾控系統(tǒng)推上了火速變革的道路。SARS過后，疾控中心斥巨資建立了一套疾病預防控制信息系統(tǒng)，可觸及全國所有醫(yī)院，乃至基層的衛(wèi)生中心。根據(jù)規(guī)定，醫(yī)生一旦發(fā)現(xiàn)傳染病案例，就需要通過在網(wǎng)絡系統(tǒng)直接上報病例。數(shù)小時之內(nèi)，病例的信息便可上達國家機構。

而如今的這場新疫情大考，正審視著重塑后的公共衛(wèi)生系統(tǒng)。中國疾控中心原副主任楊功煥教授曾對媒體表示：“我們有直報系統(tǒng)，這是中國的優(yōu)勢，但這次我們的優(yōu)勢沒有發(fā)揮出來。”2003年SARS疫情爆發(fā)后，她主管并負責了全國范圍的傳染病網(wǎng)絡直報系統(tǒng)。

“什么樣的疫情需要報給當?shù)匦l(wèi)健委，以及當?shù)匦l(wèi)健委需要上報當?shù)卣@都沒有確切的規(guī)定。”楊功煥對《第一財經(jīng)》雜志說，“不同的傳染病，不同的感染人數(shù)，都各不相同，這是一個經(jīng)驗的問題。但疾控中心的報告中會包含疫情的具體情況，也會給出防控建議。”

中國疾控中心流行病首席科學家曾光在接受媒體采訪時則談到，相比美國的疾控中心是政府部門，中國的疾控中心只是一個“干活”的事業(yè)單位，沒有決策權。一位公共衛(wèi)生相關的從業(yè)者也曾表達了疾控部門的無奈—在組織協(xié)調(diào)上沒有命令權，在疾病管控上沒有處罰權。

而在美國華盛頓州首例新冠病毒病例確診當天，由華盛頓州衛(wèi)生部和疾控中心的工作人員構成的新型冠狀病毒肺炎調(diào)查小組就正式成立了。其成員覆蓋了流行病學家、實驗室工作人員、政策小組成員和新聞披露官員等角色。小組的職責主要是與疾控部門合作，調(diào)查疾病爆發(fā)情況。該小組在給《第一財經(jīng)》雜志的回復中表示，在發(fā)現(xiàn)第一例病例后，小組立即對患者周圍的密切接觸者做了一次大規(guī)模的接觸者調(diào)查。也就是說，盡管有相對優(yōu)良的疫情信息系統(tǒng)，中國的疾控中心更多是作為信息收集和分析的支持性機構而存在。真正有權力組織和實施公共衛(wèi)生問題干預措施，發(fā)布傳染病疫情信息等工作的，是衛(wèi)健委及其內(nèi)設機構—疾控局。

可以看出，無論是對新型冠狀病毒的認識，還是診療手段、抗病毒藥物和疫苗的研發(fā)，甚至如何進一步防控，探索都仍在繼續(xù)。如果說之前的疫情擴大以及如今的研究初現(xiàn)曙光有什么經(jīng)驗教訓的話，或許是，只有信息和數(shù)據(jù)的充分公開與共享才是阻擊病毒的基石。

應采訪對象要求，胡婧、方宛茗、李明為化名