病毒肆虐,科学能预测和预防疫情吗?

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    发布于:2020-02-24 15:35  浏览量:347  来源:Internet

病毒肆虐,科学能预测和预防疫情吗?

 

文 | 《瞭望》新闻周刊记者 扈永顺 徐欧露

 

  “问题不在于流感大流行是否会再次发生,而在于什么时候发生。”世界卫生组织总干事谭德塞在2019年发布全球流感防控战略时如此说道,“我们必须保持警惕并做好准备,因为流感大暴发的代价将远远超过预防的成本。”

  那么,怎样才算做好准备?

  2018年,中国工程院等联合发布《全球工程前沿》报告,在医药卫生领域研判的Top 9工程研究前沿中,“新发高致病病毒的发现及其疫情的预警与防控”赫然在列。报告指出,这当中的关键科学问题包括:对相关病毒的鉴定、传播途径和致病性的评估、流行状况的监测预警以及相关疫苗和药物等防治策略的研发等。

  这个并不复杂的形容背后,是一个复杂的科学防控链条:从病毒的基础研究、药物和疫苗研发、相关学科建设,到传染病来袭前的预防、预测,再到传染病来袭后的监测预警和公共卫生应急反应系统,以及为所有环节提供技术支撑的科技手段。

  如果将病毒比做一个潜藏着的随时可能放火的元凶,堵住这场大火,需要做精细且庞杂的工作。

  1 了解对手增强自己

  了解清楚对手的样貌、偏好、性能、武器,是科学防控的第一环。这正是病毒学等有关病毒的基础研究的任务。通过研究病毒基因组的结构与功能,探寻病毒基因组复制、基因表达及其调控机制,揭示病毒致病的本质。进而推进疫苗和药物等防治策略的开发,完善我们手中的武器。

  中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心博士研究生唐骋告诉《瞭望》新闻周刊记者,此次我们之所以能够在很短时间里确定元凶是新型冠状病毒,就是基于平时对大量不同种类病毒的研究。

  快速追溯到蝙蝠是新冠病毒的动物宿主,同样得益于科学家对大量动物体内病毒的基因测序,为追踪病毒来源提供了比对基础。通过对病毒结构的了解,还可以推测这些病毒对于紫外线、酒精、高温等条件的耐受能力,为防治提供指导。

  “这次新冠疫情启示我们,现在依然要加强病毒基础研究,加强对病毒数据的积累,未雨绸缪。”首都医科大学附属北京中医医院院长刘清泉表示。

  应看到,目前人类对已知病原出现新的变异导致的新发传染病、新发现的病原导致的传染病等认识还不足,尤其对风险较大的人畜共患病等问题研究相对较少。

  同发达国家相比,我国在新发传染病的基础研究方面还存在明显差距,尤其是“早诊断与早治疗”的能力有待提高,具体体现在病原信息库不够完善,早期鉴别病原的能力不强,药物和疫苗研发等下游工作原创性差等。

  2019年9月,全球防范工作监测委员会发布的报告《一个危机四伏的世界:全球突发卫生事件防范工作年度报告》特别指出,目前全世界在疫苗的开发和生产、广谱抗病毒药物、靶向治疗药物,以及用以共享新病原体序列的系统、公平共享有限医学对策的手段方面,各国的研发投入和规划都有欠缺。

  受访专家建议,要充分认识科学研究对新发传染病防控的支撑作用,继续加大基础科研投入,加快公共卫生队伍建设,整合政府机构、科研院所、医疗单位和生产研发企业等多系统、多层次的力量,完善应对机制。

  在加强基础研究的同时,加强公共卫生与预防医学的骨干学科——流行病学、感染病学等相关学科建设同样重要。我国相关学科建设已取得初步成效,正如WHO对新冠病毒的声明中所说,“中国拥有强大的公共卫生能力和资源来应对和管理呼吸道疾病的暴发”。

  不过,军事科学院病原微生物生物安全国家重点实验室主任曹务春也指出,随着老龄化和肿瘤等疾病受到普遍关注,我国大部分流行病学工作者都投入到慢性病的研究和预防中。传染病流行病学科不断被弱化,目前仅有少数几家单位还坚持传染病的流行病学研究方向和研究生培养。他建议今后公共卫生专业硕士、博士培养方面,要更加注重传染病流行病学方向,同时在公共卫生与预防医学学科下增设公共卫生和传染病应急二级学科,加强、加快应急专业队伍的培养,以服务国家重大需求。

  复旦大学附属华山医院感染科与肝病中心主任张文宏强调,“我国当前感染病学科的力量相对于我国公共卫生事业发展的需求,以及所面临的感染性疾病挑战而言,尚待进一步加强。”他说,面对城市老龄化与耐药细菌感染蔓延,以及输入性疾病增加与未知感染性疾病风险的不可控,未来对我国感染病防控体系的需求是多元的、开放的、多变的,包括但不仅限于传染病防控、细菌真菌诊治、医院感染控制、细菌耐药抗菌药物的使用。在这种新形势下,要真正做好健康中国战略的保障,积极推进以感染科为主体,实施多学科协作,建立整合感染病、传染病、疾病控制、新诊断技术与药物研发的立体化大感染学科体系和研究平台,已成为当务之急。

  中科院院士赵国屏还特别强调科研工作与传染病防控工作相结合的重要性。实时、系统、前沿的流行病学研究是实施防控措施的关键科学依据。以临床数据样本为基础,采用现代基础医学手段开展的研究,则能为病人诊治提供重要的病理学基础知识。

  赵国屏认为,只有在平时就使科研队伍、疾控队伍和临床队伍形成协同体系,才能在重大疫情出现时,临危不乱开展有效防治及研究工作,提高应对新发传染病的水平。

  2 疫情预测能力几何

  科学防控的第二环,即通过科学手段对可能发生的传染病及时预测预防。“疫情防控的最高境界是防火,尽早发现传染病异常发生或增加的苗头,实现防控关口前移。”曹务春说。

  最典型的就是对流感的监测预测。1947年,世卫组织就启动了全球流感计划,并于之后建成全球流感监测网络。每年,世卫组织会针对该年的流感病毒分型做流行病预测,预测出3~4种可能在该年流行的病毒株。目前,全球流行性感冒的监控和响应系统已覆盖115个国家的151个实验室。中国疾控中心病毒所国家流感中心已是世卫组织的流感参比和研究合作中心,这些监测数据为每年的流感疫苗种子株的选择提供了重要的科学数据。

  但国家流感中心主任王大燕2018年在第28期《流感监测周报》中也谈到:“由于流感病毒高度变异的特点,我们在流感防控和流感大流行应对中仍面临巨大挑战:流感疫苗接种率低、疫苗保护效果有待提高、流感大流行的发生尚无法预测等。”

  事实上,人类至今依然缺乏能力研判一场流感大流行的暴发。理论上,确定了距离(如遗传距离)、病毒每复制一代的突变速率,就可以知道病毒平均多久暴发一次。难点在于,病毒在每种宿主物种中演化的速率不同,我们尚无法准确追踪病毒的宿主数量,和其在每个宿主中的变异速率。不过,科学家指出,基因组研究等基础研究的发展,可能对解决这个难题有很大帮助。

  预测最重要的目的就是服务预防,这是科学防控的又一环。一方面,需要城乡人居环境整治、普及健康教育知识,倡导健康生活方式和良好个人卫生习惯,以切断传染途径。另一方面,则是保护易感人群。其中接种疫苗是最经济、有效的手段。我国于1978年开始实施计划免疫,现阶段,儿童免疫规划覆盖了12种疫苗可预防疾病,基本上覆盖了世卫组织推荐的所有重点疫苗种类。我国由此终结了天花,实现了无脊髓灰质炎状态,控制了乙肝、麻疹、白喉、百日咳、乙脑等疾病。

  但总体来看,我国“重医疗、轻预防”的顽疾并未扭转。在曹务春看来,我国目前的重大疫情防控体系中,没有将“预防为主”的观念落实到位。

  从队伍规模来看,我国疾控机构队伍不稳定,高端人才流失严重,全国疾控队伍规模缺口巨大。清华大学国情研究院特聘研究员王绍光介绍,统计表明,我国疾控人员数、疾控人员占医疗卫生人员比重、每万人疾控人员数等均处于持续下滑状态。目前,我国国内疾控人员不到19万人,比非典时期下降2万多人,跌幅超过10%。

  “我们国家以前有爱国卫生运动,是一把手工程,人人参与其中,以预防和减少疾病。但现在人人参与的体系、预防为主的观念被弱化了。”曹务春说。

  曹务春建议,一要多部门合作建立预警体系,在动物传人疫情不断发生的情况下,人医、兽医、环境部门合作,统筹考虑人、动物、生态的健康。二要树立预防为主的理念,提高传染病预防的执行力。

  3 补齐新发传染病监测短板

  当预防和预测均没有达到理想效果,对手已经投下疫病的火苗,此时最重要的,就是快速反应,发现、预警、防治。这是科学防控的又一环,包括传染病监测预警和公共卫生应急系统。

  传染病疫情监测与疫情报告是传染病预防控制的重要前提,目的是通过早期监测发现传染病的流行,及时采取控制措施。

  经历了每月以纸质统计报表的形式和以电子统计报表的形式逐级报告后,中国疾控中心设计建设的中国疾病预防控制信息系统于2004年正式上线运行,我国传染病监测体系实现了对我国法定传染病个案信息的实时、在线报告和监测(简称网络直报)。

  据报道,这套网络直报系统“横向到边、纵向到底”——横向覆盖全国,纵向“到乡镇卫生院”,是全球规模最大的传染病疫情和突发公共卫生事件网络直报系统。

  但专家指出,现有监测网络对于新发传染病的监测和预警能力仍然十分有限;实验室监测体系比较薄弱,尚未纳入网络直报;数据的分析和共享严重不足。

  此次新冠肺炎疫情,就反映出该网络对新发传染病监测能力的局限性。曹务春指出,这个系统有两个“报不了”,一是新发的传染病,没有诊断明确就没有上报的途径,因为不知道应该报什么病。二是想报,但可能缺乏诊断能力。即便是已有的传染病,很多基层医院也没有完善的检测体系,检测能力不足导致的漏报、误报非常多。

  事实上,直到1月20日,国家卫生健康委员会发布公告将新型冠状病毒感染的肺炎纳入《中华人民共和国传染病防治法》规定的乙类传染病,并采取甲类传染病的预防、控制措施。新冠肺炎才有了统一上报与管理的机制。

  专家建议,应该探索并建立针对新发传染病早期预警的监测方法和网络体系;尽快建立新发传染病监测网络体系,并进一步提高疫情管理分析人员的疾病识别、检验和分析能力等。

  发现疫情之后,需要快速反应、有效防治,包括重大疫情防控救治、医疗保险和救助、应急物资保障等多个方面。受访专家指出,统筹协调是其中的难点和关键。

  “流行病科学防控体系是一个综合的体系,传染病尤其是重大疫情,不是公共卫生机构一家的事,仅由卫生部门做联防联控的协调机制是不够的。应该是一把手工程,要调动各方面参与,包括医疗体系、商业工业物品保障、交通保障、社会治安保障等等。”曹务春建议。

  4 科技利剑助力疫情防控

  在这场科学防控的攻防战中,所有环节,都少不了关键技术支撑。

  从1个月到10天,这是科学家在2003年和今年,分别完成对SARS病毒和新冠病毒全基因组测序所用的时间。基因测序,相当于明确病毒身份,是对抗病毒一切科研工作的基础。

  “从鉴定新发病原体的能力来看,从SARS到这次武汉新冠病毒的发现和鉴定,全球科研人员在病原体发现能力方面均显著提升,这主要得益于病原体检测和鉴定技术的更新迭代。”张文宏撰文指出,这有利于把握传染病防控的“黄金窗口期”。

  1月5日,中国疾控中心传染病预防控制所研究员张永振团队从标本中检测出一种新型SARS样冠状病毒,通过高通量测序获得了该病毒的全基因组序列,并于6天后发布,系全球最早公布该病毒序列的团队。1月21日,军事医学研究院国家应急防控药物工程技术研究中心研究员钟武等专家合作发表论文,首次揭示了新冠病毒进化来源。“我们推测新冠病毒的自然宿主有可能是蝙蝠,也预测了新冠病毒有很强的对人感染能力。”钟武告诉记者,这得益于病毒基因序列的快速检测。

  安诺优达基因科技(北京)有限公司生物信息专家刘涛向记者介绍,相较于2003年国外科学家测得SARS病毒全基因组序列时使用的第一代测序技术,经过十多年发展,基于二代测序技术的宏基因组测序技术已经在科研上普遍应用,近几年逐渐应用在临床上。

  相较第一代技术,宏基因组测序具有高通量、速度更快等新特点。高通量测序带来了测序速度的提升。相较于一代测序获得的基因片段数目少、成本高,高通量测序可以在短时间得到更多的基因序列片段。就像拼图,每块面积越大,数目越多,则能越快地拼成一张完整的图。高通量也提高了测序的准确性,通过将一个位置的碱基连续测量几十次,加强了每个碱基位置的准确性判定。

  更关键的是,宏基因组测序在发现新病毒方面的潜力更大。杭州莲和医学检验所有限公司生物技术专家王秀莉告诉记者,对于未知的新病毒检测,传统的涂片镜检、细菌培养后质谱鉴定等方法耗时长、成功率低。通过宏基因组测序,可以快速确定新病毒所在的种类、科目。

  近几年,三代测序技术开始兴起,相对二代测序技术而言,其片段更长,样品准备更简便,且有些平台能实现边测序边分析。

  基因测序等病原体检测和鉴定技术,只是关键技术服务防控的缩影。“面对全新的敌人,我们需要全新的武器和截然不同的应对模式。”美国约翰·霍普金斯大学健康与安全研究中心传染病学专家阿米什·阿达加说。

  2018年,他参与撰写的该中心发布的《应对全球灾难性生物风险的技术》报告,列举了5大类15种应对未来全球灾难性生物风险至关重要的新技术。例如,带有WiFi功能的便携式基因测序设备,让医疗实验室直接与一线医疗防疫人员实现信息共享;对自然环境进行大规模无人机实时监控,以便在动物传播阶段就对疫病进行预警;一种微流体设备,可以加速病患的细胞采样分析和药物筛选流程等。

  在技术的实践中,跨部门协作、统筹协调依然重要。这份报告建议,成立由技术开发人员、公共卫生从业人员和政策制定者组成的联盟,了解与重大流行病和全球灾难性生物风险相关的紧迫问题,共同制定相应的技术解决方案。

  “面对传播迅速的新型疫病,需要组织能够快速反应的、结构扁平化的全新机构进行应对,这些新型组织能够将尖端技术研究与实际应用落地紧密结合。”阿达加强调。

 

          注:本文转载自互联网络,原刊于《瞭望》2020年第8期。

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