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哥大CII如何通过分子手段诊断病原体,应对全球传染病

发布时间:2020-02-10  分类:天富娱乐科技新闻  作者:dadiao  浏览:7

在2020年的春节,由于新冠状病毒肺炎的突然发作,它变得孤独和荒芜。前几年没有家庭团聚,许多团圆饭都没有了。所有力量都加入了抗击这一流行病的斗争。

传染病的历史伴随着生物的出现和进化,从史前时代到现代,它们占据了人类的大部分疾病。可怕的是,病毒的传播速度极快,人们正遭受着急性传染病的折磨。如果没有医疗控制,它们会迅速扩散到大面积甚至全世界。与此同时,随着全球化的发展,疾病的传播越来越快,感染范围也越来越广。

由于这个原因,一种新的传染病的爆发并不是一个国家的担忧。武汉肺炎爆发后,引起了世界各地医学专家的关注,包括美国哥伦比亚大学的伊恩·利普金教授,他在国际流行病学领域被称为“病毒猎人”。



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Lipputin教授(资料来源:哥伦比亚CII官方网站)

Lipputin教授是世界上第一位使用分子方法诊断病原体的科学家,在诊断、微生物发现和流行病应对方面拥有30多年的经验。在他看来,“科学没有国界,特别是在全球化时代,积极应对和预防各种传染病的威胁是各国科学家的共同使命。”

在这一理念下,利普金教授在过去几十年一直站在世界疫情的前沿,包括1999年纽约的西尼罗河病毒、2003年中国的非典、2012年至2016年中东的中东呼吸综合征、2016年美国的寨卡病毒和2017年印度脑炎。

除了前线的防疫科学家,李普金教授还有另一个重要的身份,那就是感染和免疫中心(以下简称“哥伦比亚CII”)的主任。该研究中心隶属于哥伦比亚大学米尔曼公共卫生学院。它是世界著名的生物防御和新兴传染病研究中心。它也是世界卫生组织唯一的学术性诊断研究中心。

自2001年成立以来,CII哥伦比亚一直致力于全球公共卫生研究,率先使用分子遗传学方法发现新的微生物,从而快速识别传染性病原体。与此同时,该研究中心还制定了四项综合措施来防止全球鼠疫的爆发。

新型传染病疫情应对

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应对传染病爆发最重要的是在疾病监测和爆发管理中采用标准化程序。为此,哥伦比亚大学的CII在40多个国家和地区开展了医疗合作项目,并继续促进移动诊断实验室的发展,以建立一个有凝聚力的全球公共卫生系统网络,立即应对新出现的传染病威胁。

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移动诊断(来源:哥伦比亚CII官方网站)

这种情况下,CII哥伦比亚的专业传染病研究人员在制定应对过去许多传染病爆发的策略方面发挥了重要作用。

1999年,该机构首次确定西尼罗河病毒是当年纽约市脑膜炎爆发的原因。2003年,该机构首次引入了一种针对严重急性呼吸综合征(非典)的敏感诊断测试。2012年,该机构成为帮助确定中东呼吸综合征(MERS)来源的唯一学术中心。

病原体识别和诊断

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为了应对和管理潜在的传染病威胁,关键点之一是要有快速识别疾病病原体的能力,这恰好是哥伦比亚大学CII分校的专业。

该研究中心拥有世界领先的分子微生物学设施,是第一个通过使用分子遗传手段发现新微生物的研究中心,以便快速识别传染性病原体。

病原体鉴定和诊断(来源:CIDI官方网站)

据了解,医务人员通常使用一种称为聚合酶链式反应(聚合酶链反应)的技术将分散的DNA“扩增”成足够大的样本用于研究,但前提是医务人员需要依靠经验来确定他们要寻找的是哪种类型的病原体。

基于第二代测序原理,哥伦比亚CII公司发明了两种新的诊断和监测平台——VirCapSeq-VERT和BacCapSeq,它们不需要依赖经验推测。

官方数据显示VirCapSeq-VERT平台可以检测所有的病毒

BacCapSeq平台包含420万个基因探针,每一个都可以结合特定的序列来检测所有307种致病菌的特征性DNA以及抗生素抗性和毒性的生物标记。据《mBio》期刊介绍,该平台是世界上第一个能够同时筛选所有已知人类致病菌及其毒性和抗生素耐药性标志物的诊断平台。

利普金教授曾在一次采访中说:“全世界每年有近300万人死于急性下呼吸道感染等传染病,尤其是儿童和老年人。然而,禽流感、中东呼吸综合征和非典等新病毒以及麻疹等疫苗的爆发,可以防止病毒的周期性爆发,并对全球健康和安全构成巨大威胁。新平台的推出将成为病毒识别和遏制的重要工具。与此同时,基于全球公共卫生系统网络的建立,CII哥伦比亚大学的研究人员每年从世界各地收集4万多份生物样本,使用先进的病毒检测方法筛选病原体威胁,并建立用于疾病机制研究的动物模型。

自成立以来,该组织研究并发现了蜱传细菌和病毒对人类疾病的影响,进一步证实了中东地区的蝙蝠起源于中东地区的MERS病毒的理论,并发现蝙蝠是世界范围内大量冠状病毒的主要携带者。

根据世界卫生组织的定义,传染病是由病原微生物引起的,包括细菌、病毒、寄生虫或真菌。疾病可以在人与人之间直接或间接传播。然而,人畜共患疾病是动物的传染性疾病,当传播给人类时也会引起疾病。

人畜共患疾病监测

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据报道,超过70%的人类新传染病被认为是来自动物,尤其是野生动物。自西尼罗病毒、非典和甲型H1N1(猪流感)出现以来,公众越来越意识到人畜共患疾病和人畜共患疾病构成的潜在威胁。

作为回应,哥伦比亚大学的CII研究人员领导了一个现场实验室项目的部署,重点是监测野生动物、植物和牲畜中的病毒,以了解并初步预测疾病何时通过何种渠道从一个物种传播到另一个物种。与此同时,科学家还将调查动物栖息地的变化,以了解病毒的进化并发现新的病原体。

创新的传染病研究离不开人才的不断培养和全球资源的合作。迄今为止,CII已在19个国家培训了30多名研究人员发现和诊断传染病,并与中国、孟加拉国、沙特阿拉伯和其他国家合作建立了联合实验室,以监测发现的病原体,识别新的传染性微生物,建立新的诊断平台,并开发药物和疫苗。

全球研究和培训项目

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专业研究人员的培养(来源:哥伦比亚CII官方网站)

武汉疫情爆发后,李普廷教授在17年后再次来到中国,带领哥伦比亚CII大学纽约团队共同开发一种新的冠状病毒肺炎检测试剂。在接受采访时,他说:“与非典肺炎相比,本次疫情的死亡率较低,但其传播力较强,传播速度和传播面积均超过后者。原因尚不清楚。现在有可能低估受感染的人数,高估死亡率。因为病人可以无症状地被感染,所以有隐形感染者。“

纽约小组成员、病毒学家和分子生物学家米什拉博士(Nischay Mishra)最近也告诉纽约当地媒体Gathomist,虽然世界卫生组织的报告指出新病毒的主要传播渠道是有症状的病人,但在中国和其他国家已经发生了无症状的个人传播病例,因此从这种无症状的病人身上检测病毒成为阻止病毒继续传播的关键。Mishra博士还透露,该团队目前正与中国的利普金教授保持联系,试图在未来几周内开发出一种检测试剂,该试剂不仅可以诊断武汉肺炎患者的新病毒,还可以识别和区分其他类型的流感病毒。如果试验顺利,该试剂可以在30到45天内在中国投入使用。