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【中国梦实践者】李兰娟院士领衔研发新发传染病防治体系 为破解"世界难题"开出"中国药方"

2018-01-16 10:23:16 来源:中国经济网-《经济日报》

  李兰娟院士(右二)和团队在实验室工作。 (资料图片)

  在1月8日举行的2017年度国家科学技术奖励大会上,由浙江大学传染病诊治国家重点实验室、感染性疾病诊治协同创新中心主任李兰娟院士领衔,联合中国疾病预防控制中心、香港大学、复旦大学等11家单位共同完成的“以防控人感染H7N9禽流感为代表的新发传染病防治体系重大创新和技术突破”项目获2017年度国家科学技术进步奖特等奖。

  2003年SARS给中国人民带来的伤害记忆犹新;2009年甲型 H1N1流感波及206个国家和地区;2015年MERS对韩国的沉重打击历历在目……新发传染病始终是威胁人类健康和全球安全的重大顽疾。在传染病国家科技重大专项的支持下,李兰娟院士汇聚一支国家队伍,协同创新,联合攻关,以“中国技术”为传染病“世界难题”开出良药妙方。

  监控体系快速确认病原

  项目组创建了以深度测序和高通量数据分析为核心的新发突发病原快速识别技术体系,建立了全球最大新发突发传染病监测网络

  新发突发传染病防控的首要前提就是迅速确认病原。“SARS最惨痛的教训就是长时间无法确认病原。”李兰娟告诉经济日报记者,那个时候我国识别病原的能力相对薄弱,在疫情发生半年后才由美国科学家确认病原。

  为此,项目组创建了以深度测序和高通量数据分析为核心的新发突发病原快速识别技术体系,建立了覆盖全国31个省区市的全球最大新发突发传染病监测网络,对随时可能出现的新发病原进行实时监控,72小时内可以完成对300种病原的检测,一周内确认新病原。

  2013年,项目组应用该体系在短短5天内就发现并确认了长三角地区发生的重大突发疫情病原是一种全新的重配H7N9禽流感病毒。“2009年新型甲型H1N1流感爆发流行时,美国用了一周时间发现了甲型H1N1流感病毒,而这次我们只用了5天时间,可以说我国新发突发传染病病原发现能力已经达到世界领先水平。”李兰娟自豪地说。项目组在疫情发生后快速确认病原,得到了国际社会的高度赞誉。

  SARS另一个惨痛教训就是无法迅速确定传染源和传播途径。为了提高我国对传染病的监测预警和循证决策能力,项目组创立了分子分型和溯源为特色的新发突发传染病预测预警技术体系和防控模式。

  面对当时长三角地区人感染H7N9疫情,项目组研究发现,这起疫情中82%的患者都有活禽市场暴露史;通过血清学研究发现,在活禽市场工作的人群中,病毒抗体阳性率为6.3%,而普通人群中这一数据则为0;对相关活禽市场中的鸡、鸭、鸽子和黄浦江的死猪等标本进行研究,发现从患者体内分离的病毒和从活禽市场鸡体内分离的病毒基因序列同源性高达99.4%。

  “以上几点证明活禽市场就是人感染H7N9禽流感的病毒来源,并且该病毒是从禽向人传播的。”李兰娟说,项目组利用新发突发传染病大数据模型进行分析后发现,关闭活禽市场可以减少97%至99%的人感染H7N9病毒的风险。

  关闭活禽市场的决定给李兰娟团队带来了很大的压力,这不仅会引起群众对鸡肉的恐慌,甚至还会影响禽类产业的发展。经过反复论证和及时向群众科普,终于与农业部等多家单位达成共识。“现在看来,这一决定是非常有必要的。关闭活禽市场以后,疫情迅速得到控制,避免了向全国播散,大幅减少了经济损失。”李兰娟说。

李兰娟院士正在介绍“李氏人工肝”的工作原理。经济日报记者 李芃达摄

  研发平台有效防治疫情

  项目组创建了新发突发传染病快速诊断技术研发平台,形成了一条高效协同的研发链,为临床治疗和疫情防控提供了技术保障

  如果说病原快速识别技术体系和预测预警技术体系是第一时间发现病毒的侦察连,那么检测试剂则是实现病人快速确诊、有效降低传染病病死率的排头兵。

  在测序、质谱、微流控、芯片等一项项技术研发的基础上,项目组创建了新发突发传染病快速诊断技术研发平台,形成了从理论创新、技术突破到产业转化再到临床应用的一整条高效协同的研发链。

  基于该研发链,项目组在病原确认后的两天内,就成功研发出具有自主知识产权的H7N9禽流感病毒核酸诊断试剂,5天内下发到全国各地,使我国迅速具备了人感染H7N9禽流感病毒检测能力,并由世界卫生组织在7天内向柬埔寨、泰国等世界各国推广,为全球人感染H7N9禽流感患者的临床治疗和疫情防控提供了技术保障。

  疫苗对于传染病尤其是病毒性传染病的防治,具有十分重要的作用。“之前,我国流感病毒疫苗种子株需要世界卫生组织提供,这让我们在应对新发传染病时常常处于被动局面。”李兰娟说,整个团队根据H7N9禽流感病原基因序列特征,使用PR8质粒流感病毒拯救系统和反向遗传技术,成功研发出我国首个人感染H7N9禽流感病毒的疫苗种子株。

  这是我国科学家首次成功研发符合国际通用要求的疫苗种子株,打破了我国流感疫苗种子株长期依赖国际提供的历史。利用该疫苗种子株研发出的新型H7N9裂解佐剂疫苗获得国家食品药品监督管理总局颁发的4个新药临床批件。临床前研究证实,该疫苗对2017年分离的高致病性H7N9毒株也具有较好的保护效果,为有效应对新型流感等重大新发传染病疫情提供了技术手段。

  “中国技术”降低病死率

  “细胞因子风暴”导致新发传染病高病死率是世界难题。项目组将“李氏人工肝”技术用于消除“细胞因子风暴”,为全球传染病重症救治提供了“中国技术”

  “人感染H7N9禽流感患者病情非常凶险。”李兰娟回忆说,当时70%的患者恶化为急性呼吸窘迫综合征(ARDS),病死率高。仅仅确认病原、传染源和传播途径还远远不够,发病机制是什么?为什么会造成如此高的病死率?这些更为关键的科学问题横亘在李兰娟团队面前。

  项目组研究了病原分子与宿主受体作用机制,发现该病毒通过突变获得独特的“双受体结合”特点——不仅可以结合禽流感病毒受体,还可以结合人流感病毒受体。这是导致H7N9病毒从禽感染人的关键分子基础。

  此外,项目组采用液相芯片等技术,借助能快速定量分析数百种炎症因子的技术平台,发现人感染H7N9禽流感重症患者在疾病急性期中,多种细胞因子和趋化因子的水平显著升高。由此揭示了“细胞因子风暴”引起的免疫病理反应是导致病情严重甚至死亡的关键原因。

  “当人感染病毒后,体内的免疫细胞会分泌大量的细胞因子。这些细胞因子在消灭病毒的同时也严重破坏了自身的呼吸细胞,引起肺部炎症、水肿、白肺等症状。”李兰娟说,实际上“细胞因子风暴”就是免疫系统由“自我保护”走向“超强保护”极端化的过程。

  “细胞因子风暴”导致新发传染病高病死率长期以来都是一道世界难题,国际上也一直缺乏有效的救治手段。而李兰娟团队根据“李氏人工肝”能清除肝衰竭患者炎症因子的原理,创造性地将此技术用于消除“细胞因子风暴”,为全球传染病重症救治提供了“中国技术”。

  在此基础上,李兰娟团队对临床规律和发病机制进行深入研究,总结出了一套抗病毒、抗低氧血症和多脏器功能衰竭、抗休克、抗继发感染(“四抗”),维持水电解质平衡和微生态平衡(“二平衡”)的“四抗二平衡”救治策略,进一步降低了重症患者的病死率。

  世界卫生组织助理总干事福田敬二博士称,中国应对人感染H7N9禽流感疫情的防控堪称国际典范。“中国模式”也成功援助非洲抗击埃博拉疫情,为全球新发突发传染病防控提供了“中国经验”,展现了“中国力量”。

作者:李芃达 编辑:瞿凯侠

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