今天很高兴能跟大家汇报和分享怎样用科技手段对重大疫情进行相应监控，以及现在已经开发出来的检测新冠病毒和相关病毒的生物芯片系统，最后介绍一下有关重大疫情智慧监控“天网”建设的相关内容。

 

　　一、什么是新型冠状病毒

 

　　今天，由于有很多各个领域的朋友，我先和大家分享一些比较基础的概念。传染性疾病是指在人与人、人与动物之间能够相互传播，而且广泛流行的一种疾病。病原体包括细菌、病毒等，能够使人类感染疾病。传染病具有传染性和流行性，会使人体产生相应的抗体。

 

　　从传播途径来看，不同病原体的传播途径也不一样，主要包括飞沫传播、食物传播、接触传播以及血液传播、母婴传播等。我国将传染病分成甲类、乙类和丙类，并对这三类传染病进行相应的分类管理。甲类传染病需要强制管理，包括鼠疫、霍乱。乙类传染病需要严格管理，包括传染性非典型肺炎、艾滋病、病毒性肝炎等。丙类传染病需要监测管理，包括流行性感冒、流行性腮腺炎等。可以说，人类的发展史也伴随着这些传染病对人类的侵袭，人类是一直在与传染病作斗争的。

 

　　新型冠状病毒本身是一种冠状病毒。冠状病毒是自然界广泛存在的病毒，由于在电镜下观察它的形状像“王冠”而得名，可以引起人和动物呼吸道、消化道和神经系统的疾病。冠状病毒有很多种，新型冠状病毒能够引发急性呼吸综合征。虽然新型冠状病毒是乙类传染病，但是要对它进行甲类防护。可以看到，我国在新冠肺炎疫情防护上取得了很好的效果，为各国战“疫”提供了宝贵经验。

 

　　新型冠状病毒的传染源主要有两类。第一类是感染新型冠状病毒的患者。所谓患者，就是说已经出现了各方面症状。第二类是无症状的感染者，他们几乎没有症状出现。无症状感染者的核酸检测也会呈现阳性，从传染源角度来看也具有一定的传染性，只不过无症状感染者体内的病毒浓度不是很高，相对于病毒浓度较高的感染新冠病毒的患者而言，传染性相对弱一些，但是我们也不能放松警惕。

 

　　新冠病毒的传播途径主要包括飞沫传播和密切接触传播。从易感人群来看，是普遍易感的。从潜伏期来看，一般7天左右会出现症状，潜伏期最长约为14天，当然也有个别感染者的潜伏期高于14天的。

 

　　新冠病毒感染者的典型临床症状主要有四类：发热、乏力、干咳、呼吸困难。一些重症病人会出现急性呼吸综合征、凝血功能障碍等。此次新冠肺炎感染者中轻症比例较高，并且治愈效果不错，只有少数患者病情危重。从另一个角度来看，轻症患者和无症状感染者比例较高，相对来说也更容易产生病毒的传播，因为人们会放松警惕，尤其是无症状感染者如果没有及时进行检测和隔离，也会产生接触传播和飞沫传播，给疫情防控带来一些困难。

 

　　二、抗击新冠肺炎疫情面临的重要挑战

 

　　抗击新冠肺炎疫情面临的重要挑战主要有两个方面。

 

　　第一，做好鉴别诊断。新冠病毒感染者的临床症状与甲流、乙流以及其他呼吸道感染的临床症状很相似，但是对这些疾病的治疗方法却有所不同。因此，我们要做好鉴别诊断，识别出到底是哪种病毒。

 

　　第二，一些新冠病毒感染者，在感染新冠病毒的同时，可能还有其他疾病，这就会使他们的症状加重。因此，我们要做好合并感染诊断，进行有针对性的个体化治疗。

 

　　当前，我国在新冠肺炎疫情防控上已经取得了一定成效，重点是严防境外输入。

 

　　三、如何进行新冠病毒检测

 

　　我国现在有基于基因扩增和针对抗体的单指标试剂盒，这些试剂盒只能检测新冠病毒这个单一指标；同时也开发了多病毒检测的技术和产品。前面我们讲到，检测病毒可以进行核酸检测和抗体检测，这两种方法涉及两大类技术：一类是分子检测技术，另一类是免疫学检测技术。分子检测，检测的对象是针对病原体本身，也就是鉴定病原体本身的核酸；免疫学检测，相对来说是间接诊断，当病原体侵袭人体后，人体免疫系统会产生抗体，因此通过检测抗体就可以知道人体感染了哪种病毒。

 

　　分子检测和免疫学检测两种方法也有不同的特点。分子检测供临床使用的试剂盒，一般会在几小时之内得出结果，它基于两大类技术：一类是PCR技术，另一类是基于恒温扩增的微流控芯片技术。在拿到样品后，使用PCR试剂盒大约2.5-3小时可以得到结果；使用微流控的恒温扩增产品，大约在1.5小时之内就可以得到结果。现在已经批准的PCR试剂盒是针对单一指标的，而芯片产品可以检测多种常见病毒和细菌，通过高通量测序使检测范围更广。

 

　　下面，我向大家汇报和分享一下针对多种病原体核酸检测的芯片技术和产品。

 

　　可以看到，这是一个塑料芯片，我们在对样品（痰液或者咽拭子）进行处理后，提取其中的核酸，加上其他试剂，放进芯片的一个小孔内，芯片外边的一圈里面有相应的试剂，这些试剂可以跟样品反应，通过反映检测出相应的病毒。这个芯片可以检测出6种呼吸道核酸病毒，我们可以通过它进行鉴别诊断和合并感染诊断。

 

　　那么，我们是怎样通过这张芯片得知检测结果的？分子检测技术可以通过生物技术对病毒进行扩增。为什么要扩增？当病毒很少时，我们是检测不到的，所以要通过生物技术让病毒复制足够的量。当病毒复制到足够量的时候，我们还需要进行相应的标记。什么是标记？就是相当于给要检测的分子带上一个“灯笼”，通过相应的设备可以检测到这个“灯笼”，这样我们就能够间接地知道是哪种病毒了。

 

　　这张芯片需要放到机器里进行检测。不同的医疗机构，可以选用不同型号的机器。上面这台机器是单通道的，机器中有一个托盘，像电脑的光盘仓一样，可以让芯片进入。芯片进入机器后会一边旋转一边做扩增反映，在扩增的过程中荧光分子会标记核酸所带的“灯笼”，机器中相应的光学器件会检测到荧光分子，这一程序是自动的，我们在电脑上就能看到结果。从2016年开始，这款机器已经在全国360多家医院得到了很好的应用。后来有的医院跟我们讲，由于医院病人较多，他们需要更高通量的机器，因此我们又开发了下面这款机器，这款机器像“魔方”一样，一层有四个“窗口”，“窗口”里的托盘出来以后，可以把芯片放进去，这样一套机器可以同时检测16个样本。

 

　　前面我们讲到，这张芯片可以检测6种病毒，包括新型冠状病毒、甲流、乙流等，它的检测原理是基于生物技术产生扩增。常规的PCR技术也是一种扩增技术，但是它需要三个温度区进行循环，由于需要对仪器设备进行温度区的切换，整体的扩增时间就要长一些。上面这两种仪器用到的是恒温扩增技术，反应时间比PCR技术更快一些，一般在45分钟之内就可以完成。加上样品放入芯片之前，提取核酸再与其他试剂混合需要的30分钟，整个核酸检测一般在1.5小时以内就能完成。

 

　　总的来看，上面这款芯片系统，一方面检测较快，全程只需1.5小时；另一方面，还具有检测多指标的优势，可以同时检测6种呼吸道病毒，它可以做鉴别诊断以及合并感染诊断。

 

　　怎样看到检测结果？我们已经设计好了自动化报告系统的软件，机器旁边的电脑上会呈现出实时曲线，软件会自动给出这几种病毒指标是阳性还是阴性，不需要再做人为的统计。从芯片到仪器，都是拥有国家自主知识产权的。

 

　　多病毒检测芯片和PCR试剂盒都是基于核酸检测分子诊断的方法。免疫学检测需要在发病三天或者感染七天后才能检测出相应的抗体。当然，免疫诊断试剂和核酸诊断试剂可以互相补充进行诊断。

 

　　2020年2月末，清华大学向武汉捐赠了1.2万份检测芯片，为各个医院做鉴别诊断和合并感染诊断做出了应有贡献。未来，通过全集成技术对芯片进行进一步升级后，就不用在芯片之外再提取核酸了，从而进一步缩短提取核酸所需的30多分钟时间，或是将它合并到检测过程中，就不用人为操作了，以此降低操作人员的风险。这种芯片很快就会被研发出来并进入临床，也就是将样品放入芯片后，所有的操作都由芯片和机器自动完成，大约1小时就可以得出最终结果。

 

　　四、加快建立重大疫情智慧监控“天网”

 

　　为应对未来可能再出现的新发、突发传染病重大疫情，国家应该做好相应的预防和监控系统的建设，我们给它取个名字叫“重大疫情智慧监控‘天网’系统”。

 

　　首先，这个系统是分层次的。基层单位需要相应的监控设备和监控手段，当监控设备检测出相应病原体后，通过网络直接上报，形成直报系统。此外，省级和市级的疾控可以安装能够检测出更多病原体的微生物测序系统，国家在监控系统中也要有所布局。当以前出现过的传染病又出现时，国家能够及时得到相应数据，并采取措施。

 

　　总的来看，这个系统是一个从上到下、从疾控到基层的网络，利用布设在医疗机构的一系列生物传感器，结合5G通信、大数据和人工智能技术，检测数据直接推送，方便对第一手的疫情信息进行决策。这样就可以避免很多人为干扰，使数据得到及时直报。

 

　　在硬件建设方面主要有三个层次：第一个层次，是对常见呼吸道病原体的快速检测的技术体系；第二个层次，是对已知突发传染病病原体快速检测的技术体系；第三个层次，是对未知新发传染病病原体快速检测的技术体系。这样一来，当有未知新发传染病出现时，我们就能快速得到信息并且做进一步地探索研究，最终得出结论，让出现这个病原体的地区能够尽快采取相应防控措施。建设重大疫情智慧监控“天网”，我们希望能够做到“两个一”：第一手数据联网、第一时间上报。

 

　　总结一下，首先，检测速度要快；其次，检测指标要覆盖新发和再现的传染病；最后，基于信息传输系统，将整体防控建设做得更全面、更快速、更及时。

 

　　今天和大家汇报的内容就到这里，谢谢各位网友。