控制疫病流行就像撲滅一場森林大火：如果“火點”能夠被發(fā)現(xiàn)，一個成年人就可以撲滅它；如果火勢蔓延開來，任何措施都將為時已晚。然而，難點就在于如何在“火點”階段就能夠監(jiān)測到。何況,對于疫病控制來說,最早開始的“火點”在無聲無息中擴散,處于潛伏期感染者都沒有任何癥狀反應(yīng)。
在過去的20多天里，北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院要茂盛一直在四川地震災(zāi)區(qū)監(jiān)測疫病的“火點”。這是國家自然科學(xué)基金啟動的一項科學(xué)部主任基金應(yīng)急項目：“汶川地震災(zāi)區(qū)空氣中傳播的細菌和病毒的采集及基因分析技術(shù)”。
監(jiān)測空氣中的細菌、病毒是一項非常前沿的技術(shù)，它和“可吸入顆粒物”監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測有著質(zhì)的區(qū)別。美國“9·11事件”后發(fā)生了炭疽病菌的“恐怖襲擊”，科學(xué)家們在相關(guān)研究上加大了力度。
“等到有了癥狀時才發(fā)現(xiàn)，就太晚了”
“通常情況下，由于人體自身的免疫能力，即使被細菌、病毒感染也不會致病。即便會，也能很快康復(fù)。但對于地震災(zāi)區(qū)來說，生活、環(huán)境條件差，人體免疫相對較弱，抵抗疾病的自身能力要差。”要茂盛說。
地震改變了自然環(huán)境，尤其是很多畜禽尸體容易滋生細菌、病毒，氣溫升高也在加劇這個過程。
“一般的病毒，人體感染3—4天后就會有很強的傳染性，雖然患者還沒有癥狀反應(yīng)，但病毒、細菌在人體內(nèi)已經(jīng)復(fù)制了很多，濃度非常高?！币⒄f，“有一些學(xué)者對傳染病的傳播模式進行專門研究，這個階段的傳染速度非?？欤驗檫@是一種‘一傳十、十傳百’的矩陣式傳播?！?/p>
要茂盛和項目組的科研人員們主要監(jiān)測9種具有較高風(fēng)險的細菌、病毒造成的疾病，包括腸道傳染疾病、呼吸道傳染疾病、流行性乙型腦炎、氣性壞疽、炭疽病、百日咳桿菌、腦膜炎雙球菌、結(jié)核桿菌和禽流感。
“等到有了癥狀時才發(fā)現(xiàn)，就太晚了。我們的任務(wù)就是通過空氣監(jiān)測提前發(fā)現(xiàn)并采取隔離措施。對公共場所比如災(zāi)區(qū)的安置點，及時監(jiān)測到空氣中的細菌、病毒具有非常重要的意義，如果提前發(fā)現(xiàn)可以避免一場大規(guī)模的疾病傳染?！币⒄f。
然而，如何能夠在空氣中及時、準確監(jiān)測細菌、病毒？這是一個非常復(fù)雜的技術(shù)難題，涉及生物、物理、化學(xué)和網(wǎng)絡(luò)等方面專業(yè)內(nèi)容。做到預(yù)警的效果，需要不同領(lǐng)域的科學(xué)家進行合作。
“把實驗室的研究真正應(yīng)用到社會之中，能夠為社會解決實際的問題，這是每個科研人員都會感到非常欣慰的事情?！币⒄f。
把實驗室搬到了災(zāi)區(qū)
對空氣中的細菌、病毒進行監(jiān)測，一個難題是大流量地采集空氣樣本，另一個難題是快速、準確的進行識別。
此次到震區(qū)的人員組包括：要茂盛是去年8月回國的耶魯大學(xué)博士后，他和另一位成員邱興華都是北大“百人計劃”優(yōu)秀青年人才，而項目負責(zé)人北京大學(xué)朱彤教授則是一名長江學(xué)者。此外，通過環(huán)境流動監(jiān)測車，要茂盛把他負責(zé)的生物氣溶膠與微生物實驗室都搬到了四川震區(qū)。
“我們使用了很多新的技術(shù)、新的方法、新的思路。就科學(xué)研究的發(fā)展來說，我不敢說比國外的實驗室高多少，但絕對不會比別人差的?！币⒄f。
例如空氣采集，在國內(nèi)通常使用“降落式”的：放置一個培養(yǎng)皿，然后分析從空氣中自行降落下來的微生物。這種方法效果非常差。“病毒等小的生物顆粒通常在空氣中會懸浮很久，還會通過空氣遠程漂移。能降落到培養(yǎng)皿上面的幾率很小?！币⒄f。
近年來另一項采集技術(shù)是，通過抽取幾百升空氣，使用普通過濾膜收集細小的微生物。然后把過濾膜放置到水中，然后由試驗人員把微生物“洗”下來。要茂盛認為，這種方法采樣也有不理想的地方，在洗的過程中需要搖晃1-2個小時，這就很容易引起RNA降解，“樣品受到損傷，就不代表原來的病毒了”，“而且也不能保證100%%的采集效率”。
項目組專家們這次使用了水溶性過濾膜，這是一種高效的采樣膜。2005年要茂盛在美國羅格斯大學(xué)做博士研究的時候曾進行過這種膜采集效率的比較研究。而這次，這種過濾膜從試驗室進入了實際應(yīng)用，并且首次和基因擴增技術(shù)結(jié)合，來快速識別空氣中的細菌、病毒。
“水溶性過濾膜可以直接投入水中溶解，然后提取樣品RNA或DNA序列進行基因復(fù)制。如果樣本中不包含病毒、細菌，基因擴增就看不到明顯的信號。如果樣本中有，經(jīng)過一定的基因復(fù)制次數(shù)，就會有信號監(jiān)測到。而且可以通過復(fù)制的次數(shù)，來計算其在空氣中的濃度?！币⒄f。
“實時空氣監(jiān)測”將會是劃時代的突破
在震區(qū)的20多天里，項目組每天選定兩個受災(zāi)比較嚴重的地點，對居民安置點、廢墟、救援人員帳篷和防疫人員等敏感場所進行流動檢測。
“采集裝置是便攜的，基因分析等生物監(jiān)測儀器可安裝在流動觀測車，因此可以實現(xiàn)現(xiàn)場采樣和現(xiàn)場分析。由于實際條件的限制，我們將實驗室安置在四川大學(xué)化學(xué)學(xué)院的實驗室，人員到現(xiàn)場采樣?？梢援斕旎蚋籼鞂悠匪偷綄嶒炇曳治?，2—4小時后獲得分析結(jié)果?！敝焱f。
現(xiàn)在全世界都沒有真正做到實時、動態(tài)監(jiān)測。要茂盛的希望就是將來坐在實驗室里面，打開電腦就能看到監(jiān)測的實時數(shù)據(jù)。這是他一直想做的一件事。
“全世界有很多科學(xué)家都在朝這個方向努力，但它涉及到多個領(lǐng)域的知識，需要很多專業(yè)背景的科學(xué)家們一起攻關(guān)?！币⒄f。
要茂盛的實驗室剛剛從清華大學(xué)招一個納米專業(yè)的博士后。他設(shè)想能夠把采集過來的空氣直接凝縮在液體中，流過載有納米線的芯片后，將監(jiān)測信號進行擴大，通過無線網(wǎng)絡(luò)遠程傳遞出去。就像交通監(jiān)控一樣，可以實時監(jiān)測到。
“如果能夠?qū)崿F(xiàn)對空氣中細菌、病毒定點實時監(jiān)測，只要發(fā)現(xiàn)就過去隔離控制，那對控制大規(guī)模傳染病將具有劃時代的意義，同時這種技術(shù)對早期疾病的診斷也意義重大。”要茂盛說，“這一技術(shù)將會是人類與疾病斗爭的又一個里程碑。但如何能夠?qū)崿F(xiàn)它，并且在技術(shù)可靠實用，還會有很長的一段路?！保ㄓ浾吡_暉 胡唯元）
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