对话朱师达:未来“火眼”实验室可成为公共卫生体系的一部分

36氪广东的朋友们 · 2021-02-26
华大基因回顾一年变化,石家庄“火眼”实验室日检测通量超100万人份

编者按:本文来自中新经纬。36氪经授权转载。

2020年,突如其来的新冠肺炎疫情给全球带来了巨大挑战,规模化、标准化核酸检测成为了确诊的“金标准”。在全世界直播武汉雷神山与火神山医院建设的时候,2千平米的生物安全二级防护实验室“火眼”实验室在5天内平地而起,并于2月5日在武汉启动试运行。

“时间过得太快了,你不说我还没意识到,这一年我们没有闲下来的时候,一直在‘跑’,跑得更快,跑得更好。”华大基因“火眼”实验室国内总指挥朱师达陷入回忆,“刚开始,我还觉得这是科技和医学界的事,直到武汉‘封城’,我突然意识到这是全社会的事。”

朱师达是湖北襄阳人,武汉“封城”的第3天,他从深圳赶赴武汉抗疫一线,夜以继日投入新冠病毒检测工作,在湖北地区累计完成超过70万人份样本的检测。

去年4月从武汉返回深圳后,朱师达便一直负责国内“火眼”实验室的整体部署工作,包括设备的调度、实验室的建设、人员安排等,作为“火眼”实验室国内总指挥,助力“火眼”模式复制到全球。

这一年来,华大“火眼”实验室有哪些变化?若火眼实验室下“火线”,其系统与设备还能发挥哪些作用?以下是专访朱师达实录(略有编辑):

石家庄“火眼”实验室日检测通量超100万人份

Q:请介绍一下华大“火眼”实验室这一年来的变化?

朱师达:2020年1月31日,我们启动武汉“火眼”实验室的施工。因为临时改建,我们时间十分紧迫,一般建造同样规格的实验室需要至少2个月的时间,但我们5天内便在一个空房子里将高规格实验室搭建起来。

因临时改建,制暖空调也来不及装,当时武汉气温一直在0℃左右徘徊,实验室要求通风和负压,冷风不断往里灌,也不断在往外抽。实验人员贴着暖宝宝,穿着羽绒服,外罩防护服工作,一站就是6至8个小时,每天从实验室出来都是一身汗,这种感觉不知道应该是冷还是热。

另外,因为实验室在设计和建造上要求快速,一些细节无法考虑得那么的全面。2月中旬,武汉迎来一场特大风雪,直接影响了实验室的排风系统,风雪倒灌对实验室的排气系统带来很大压力。实验室为了保持负压,需要不断往外排气,但是从里面往外排,外面的风雪也往里走,当时一整夜我们就守在排风系统和实验室里,不断的监控实验室内的情况,随时准备排险。

现在想起来,这些事情仿佛还发生在昨日,没有人喊苦喊累,哪怕是家在武汉的同事,也是一两个月没回家。

后来我们意识到,疫情何时爆发、爆发在哪个城市,这些问题都是难以预估的,为了快速解决各个国家和地区缺乏生物安全实验室的问题,我们改进了实验室,以气膜实验室的形式支援全国其他地区,如哈尔滨、北京、香港,甚至国外也是以气膜实验室的形式输出,气膜实验室搭建速度快,运输要求低,提高响应速度。

今年1月8日,华大石家庄“火眼”实验室用了21个小时便在河北体育馆网球馆建成投用,日检测通量超过10万管,以10混1方案每日可检测超过100万人份。2月1日,华大哈尔滨“火眼”实验室在哈尔滨国际会展中心建成投入使用,每日最高可检测样本量达20万人份。

另外,为了应对秋冬季节可能出现的疫情反弹,我们推出了移动“火眼”的解决方案,包括方舱式、车载与翼舱版“火眼”实验室,根据不同的需求,采取不同的实验室形式。

目前,华大基因运营的“火眼”实验室已在北京、武汉、深圳、 石家庄、哈尔滨等国内多个主要城市落地;累计在海外运营“火眼”实验室超过80个,分布在全球近30个国家(地区),持续确保全球抗击疫情的检测需求。

“大规模人群的筛查更需要高灵敏试剂盒”

Q:在“火眼”实验室运行过程中,实验人员遇到了什么困难?又是如何解决的?

朱师达:新冠肺炎疫情的传播速度与感染规模在以前都没有经历过,全社会没有足够的能力在短期内进行大规模的检测。在刚开始的时候,我们发现即便前端的溯源和后端的医疗都受到政府和各级部门的大力支持,核酸检测能力依然是最大的瓶颈。

传统实验室是以手工流程为主进行核酸检测,但检测量远不及送检量。我们排查发现,样本分装与核酸提取是极大影响检测效率的两个环节。

后来我们把以前在基因测序技术流程中的自动化设备工作站投入到核酸提取的流程中去,采用分杯处理系统与高通量自动化病毒核酸提取设备,通过自动化拧盖、扫码、移液,取代人工完成整个流程。

在分杯处理系统与高通量自动化病毒核酸提取设备的协助下,检测的通量和速度都在不断的提升,实现了24小时轮转,单台设备1小时左右便可以进行192个样本的核酸提取,这也是普通实验室一天只有至多上千的核酸检测通量能力之时,武汉“火眼”实验室在一天时间内核酸检测通量能够达到1万人份的关键原因。后来,我们把单台设备的核酸检测通量增加4倍,一半的时间内可以一次性提取384个样本。

以河北石家庄为例,今年1月,核酸检测通量最大的时候,能在2天内完成27万单管的核酸检测,近270万人份,做到“应检尽检”工作,坚守“日清日结”,总检测样本量超757万人份。

Q:如何减少“假阳性”“假阴性”的出现?

朱师达:核酸检测是对病毒的RNA序列进行测定,这是最直接的检测方法,也是把核酸检测作为诊断标准的原因。但是核酸检测会受很多因素的影响,首先是采样的影响:样本是否有效采集,取样或样本保存、运输不规范,都会导致结果偏差。

感染新冠病毒后核酸采样的时间点,也会影响检测结果。病毒感染后并不会马上进行大量的复制,没有在合适的时间进行采样,也会导致结果偏差,以上两点与采样端和感染情况有关。

另外,采样结果也和核酸试剂和检测体系有关。试剂盒的一个非常关键的指标,就是最低检出限,即病毒的检出能力。

华大基因的核酸检测试剂盒,也是国内最早获批上市的试剂盒,检出限为100拷贝/毫升,也就是1毫升的液体里,只要有100个病毒的拷贝就可以被检测出来。后来,我们再一次把检出限降低至30拷贝/毫升。

但是市面上很多试剂盒的最低检出限仍然维持在1000拷贝/毫升以上,在病毒含量极低的样本中很容易出现漏检的情况。在大规模人群的筛查,更需要的是高灵敏度的试剂盒,把这些“特务”抓出来。特别是到了后期,很多区域人群的阳性率可能仅为十万分之二、三,甚至更低,这个时候高灵敏试剂盒更加适合大规模人群筛查,这也是“火眼”实验室进行核酸检测的底气所在。

“希望未来华大‘火眼’实验室成为公共卫生体系的一部分”

Q:若火眼实验室下“火线”,其系统与设备还能发挥哪些作用?

朱师达:火眼实验室现在最主要的职责和角色是应对新冠病毒的大规模核酸检测,起的是一个公共卫生平台的作用,是一种基础设施,我们希望未来这种基础设施能够成为国家公共卫生体系的一部分,充分发挥它的作用。

火眼实验室不只是由核酸检测的技术体系组成的,还包括测序体系、免疫检测体系和应用于科研的单细胞技术体系。

技术应用有特定对象,但技术平台的价值是非常广泛的,不仅能够应用于疫情防控,也能在与人民生命健康息息相关的各个医学领域发挥它的作用和价值。

因为“火眼实验室”的平台、技术及其应用具有通用性,不仅能在新冠病毒检测上发挥作用,在有效防控出生缺陷、恶性肿瘤和心脑血管疾病以及一般性传感染疾病,及更大规模人群的健康研究方面,都能发挥很大的价值。 

 

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