二、抗擊新冠肺炎疫情面臨的重要挑戰(zhàn)

抗擊新冠肺炎疫情面臨的重要挑戰(zhàn)主要有兩個方面。

第一，做好鑒別診斷。新冠病毒感染者的臨床癥狀與甲流、乙流以及其他呼吸道感染的臨床癥狀很相似，但是對這些疾病的治療方法卻有所不同。因此，我們要做好鑒別診斷，識別出到底是哪種病毒。

第二，一些新冠病毒感染者，在感染新冠病毒的同時，可能還有其他疾病，這就會使他們的癥狀加重。因此，我們要做好合并感染診斷，進行有針對性的個體化治療。

當(dāng)前，我國在新冠肺炎疫情防控上已經(jīng)取得了一定成效，重點是嚴防境外輸入。

三、如何進行新冠病毒檢測

我國現(xiàn)在有基于基因擴增和針對抗體的單指標試劑盒，這些試劑盒只能檢測新冠病毒這個單一指標；同時也開發(fā)了多病毒檢測的技術(shù)和產(chǎn)品。前面我們講到，檢測病毒可以進行核酸檢測和抗體檢測，這兩種方法涉及兩大類技術(shù)：一類是分子檢測技術(shù)，另一類是免疫學(xué)檢測技術(shù)。分子檢測，檢測的對象是針對病原體本身，也就是鑒定病原體本身的核酸；免疫學(xué)檢測，相對來說是間接診斷，當(dāng)病原體侵襲人體后，人體免疫系統(tǒng)會產(chǎn)生抗體，因此通過檢測抗體就可以知道人體感染了哪種病毒。

分子檢測和免疫學(xué)檢測兩種方法也有不同的特點。分子檢測供臨床使用的試劑盒，一般會在幾小時之內(nèi)得出結(jié)果，它基于兩大類技術(shù)：一類是PCR技術(shù)，另一類是基于恒溫擴增的微流控芯片技術(shù)。在拿到樣品后，使用PCR試劑盒大約2.5-3小時可以得到結(jié)果；使用微流控的恒溫擴增產(chǎn)品，大約在1.5小時之內(nèi)就可以得到結(jié)果?，F(xiàn)在已經(jīng)批準的PCR試劑盒是針對單一指標的，而芯片產(chǎn)品可以檢測多種常見病毒和細菌，通過高通量測序使檢測范圍更廣。

下面，我向大家匯報和分享一下針對多種病原體核酸檢測的芯片技術(shù)和產(chǎn)品。

（圖1）

上圖（圖1）可以看到，這是一個塑料芯片，我們在對樣品（痰液或者咽拭子）進行處理后，提取其中的核酸，加上其他試劑，放進芯片的一個小孔內(nèi)，芯片外邊的一圈里面有相應(yīng)的試劑，這些試劑可以跟樣品反應(yīng)，通過反應(yīng)檢測出相應(yīng)的病毒。這個芯片可以檢測出6種呼吸道核酸病毒，我們可以通過它進行鑒別診斷和合并感染診斷。

那么，我們是怎樣通過這張芯片得知檢測結(jié)果的？分子檢測技術(shù)可以通過生物技術(shù)對病毒進行擴增。為什么要擴增？當(dāng)病毒很少時，我們是檢測不到的，所以要通過生物技術(shù)讓病毒復(fù)制足夠的量。當(dāng)病毒復(fù)制到足夠量的時候，我們還需要進行相應(yīng)的標記。什么是標記？就是相當(dāng)于給要檢測的分子帶上一個“燈籠”，通過相應(yīng)的設(shè)備可以檢測到這個“燈籠”，這樣我們就能夠間接地知道是哪種病毒了。

（圖2）

（圖3）

這張芯片需要放到機器里進行檢測。不同的醫(yī)療機構(gòu)，可以選用不同型號的機器。上面這臺機器（圖2）是單通道的，機器中有一個托盤，像電腦的光盤倉一樣，可以讓芯片進入。芯片進入機器后會一邊旋轉(zhuǎn)一邊做擴增反應(yīng)，在擴增的過程中熒光分子會標記核酸所帶的“燈籠”，機器中相應(yīng)的光學(xué)器件會檢測到熒光分子，這一程序是自動的，我們在電腦上就能看到結(jié)果。從2016年開始，這款機器已經(jīng)在全國360多家醫(yī)院得到了很好的應(yīng)用。后來有的醫(yī)院跟我們講，由于醫(yī)院病人較多，他們需要更高通量的機器，因此我們又開發(fā)了下面這款機器（圖3），這款機器像“魔方”一樣，一層有四個“窗口”，“窗口”里的托盤出來以后，可以把芯片放進去，這樣一套機器可以同時檢測16個樣本。

前面我們講到，這張芯片可以檢測6種病毒，包括新型冠狀病毒、甲流、乙流等，它的檢測原理是基于生物技術(shù)產(chǎn)生擴增。常規(guī)的PCR技術(shù)也是一種擴增技術(shù)，但是它需要三個溫度區(qū)進行循環(huán)，由于需要對儀器設(shè)備進行溫度區(qū)的切換，整體的擴增時間就要長一些。上面這兩種儀器（圖2、圖3）用到的是恒溫擴增技術(shù)，反應(yīng)時間比PCR技術(shù)更快一些，一般在45分鐘之內(nèi)就可以完成。加上樣品放入芯片之前，提取核酸再與其他試劑混合需要的30分鐘，整個核酸檢測一般在1.5小時以內(nèi)就能完成。

總的來看，上面這款芯片系統(tǒng)，一方面檢測較快，全程只需1.5小時；另一方面，還具有檢測多指標的優(yōu)勢，可以同時檢測6種呼吸道病毒，它可以做鑒別診斷以及合并感染診斷。

怎樣看到檢測結(jié)果？我們已經(jīng)設(shè)計好了自動化報告系統(tǒng)的軟件，機器旁邊的電腦上會呈現(xiàn)出實時曲線，軟件會自動給出這幾種病毒指標是陽性還是陰性，不需要再做人為的統(tǒng)計。從芯片到儀器，都是擁有國家自主知識產(chǎn)權(quán)的。

多病毒檢測芯片和PCR試劑盒都是基于核酸檢測分子診斷的方法。免疫學(xué)檢測需要在發(fā)病三天或者感染七天后才能檢測出相應(yīng)的抗體。當(dāng)然，免疫診斷試劑和核酸診斷試劑可以互相補充進行診斷。

2020年2月末，清華大學(xué)向武漢捐贈了1.2萬份檢測芯片，為各個醫(yī)院做鑒別診斷和合并感染診斷做出了應(yīng)有貢獻。未來，通過全集成技術(shù)對芯片進行進一步升級后，就不用在芯片之外再提取核酸了，從而進一步縮短提取核酸所需的30多分鐘時間，或是將它合并到檢測過程中，就不用人為操作了，以此降低操作人員的風(fēng)險。這種芯片很快就會被研發(fā)出來并進入臨床，也就是將樣品放入芯片后，所有的操作都由芯片和機器自動完成，大約1小時就可以得出最終結(jié)果。