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人類歷史上,曾爆發過幾次大規模與病毒的戰役,如典型的天花病毒(Smallpox Virus)、西班牙流感(H1N1 Virus)、埃博拉病毒(Ebola Virus)、艾滋病毒(HIV Virus)、新冠病毒(SARS-CoV-2)。病毒在暗處肆意迫害人類的同時,人類沒有束手就擒。然而,要想戰勝這個潛藏在人體中看不到的“兇手”,就得先了解它。只有在最短的時間內瞭解病毒,才有更多的時間去攻克它,阻止更多生命的不幸。隨著人類科學的進步,病毒被發現的時間也在逐步縮短。2003年SARS的發現耗時5個多月、2013年H7N9 1個多月被發現,而如今藉助高通量測序技術(NGS技術),對新冠病毒的全基因組測序僅僅用了5天。

新冠病毒的序列測定用的是第二代高通量測序——mNGS測序。它的特點是,不需要對微生物進行分離培養和純化,直接從臨床樣本中提取全部微生物的核酸,構建文庫,進行高通量測序,從而獲取樣本中病原體的遺傳資訊。透過一系列生物資訊分析就可以得到病毒序列,也就是病毒的畫像。下一步,我們就可以透過畫像來進行體內排查,搜捕這個隱形的“兇手”。

針對病毒的大搜捕,人類目前採取的三種方式——核酸檢測、抗體檢測、抗原檢測,可謂是“海、陸、空”全方位進行,讓致病“殺手”無所遁形。

最為嚴苛和準確的核酸檢測是透過提取被檢測者呼吸道,如痰液、鼻咽分泌物等樣本中的核酸,利用病毒基因組中的保守序列作為靶標,設計相應的引物、探針,透過實時熒光定量PCR技術的原理,每經過一輪擴增,就會使得靶序列指數增加,同時產生熒光訊號。隨著擴增的進行,熒光訊號不斷累積,被相關熒光定量PCR儀器檢測到;而沒有感染該病毒的樣本,沒有相應的靶序列,也就不會發生PCR反應,沒有熒光訊號產生,從而判斷樣本中是否含有該病毒。

另外兩種檢測方法即抗體檢測、抗原檢測。新型冠狀病毒初次感染人體後,主要啟用B細胞從而產生針對新冠病毒的特異性抗體。因此抗體檢測方法透過檢測人體內的特異性抗體從而診斷患者的狀態。IgM是出現最早的抗體,存在於患者發病的早期和中期,治療康復一段時間後便不再能被檢測到。IgG從發病一週左右開始持續存在,不僅可以用於病情診斷,還可以判斷過往是否感染過。

抗原檢測的物件是新冠病毒的抗原,新型冠狀病毒基因編碼多個結構蛋白,例如N蛋白和S蛋白等,這些蛋白包括多個抗原表位,利用抗原與抗體特異性結合的原理,可透過抗體檢測抗原的存在,從而直接證明樣本中是否含有新型冠狀病毒抗原。

三種方式由於方法學的不同,在檢測條件、操作規範、病患個體免疫差異等方面會有些差異。

透過檢測掌握了病毒的特徵、習性之後,人類開始對它展開一系列的反攻措施。病毒感染後,人的免疫系統識別病原,產生針對新冠的特異性細胞免疫和體液免疫保護,清除病原,同時形成免疫記憶細胞(T細胞和B細胞)用於預防病原的二次感染。將康復者針對病原的免疫識別、免疫保護和免疫記憶的系統和元件,透過仿生學原理在體外重建,形成免疫治療藥物和疫苗產品的開發。

針對新冠研發的特異性保護抗體或抗血清,在不同場景下可以起到對患者的治療作用。疫苗攜帶病原被免疫系統識別的保護性表位資訊,模擬病原激發人體免疫系統產生特異性免疫保護應答,形成免疫記憶;當病毒再次感染時,針對保護性表位的免疫記憶細胞迅速啟用並行使保護功能,阻止病毒的滲透和複製。全世界科研人員都在爭分奪秒進行疫苗開發,它的安全性和有效性評價是疫苗的臨床試驗中最重要的環節。

在I期和II期臨床試驗中,需要對免疫劑量、免疫程式進行探索;除了監控疫苗接種後不良反應外,還要透過檢測體液免疫(中和抗體)和細胞免疫,來評估疫苗的免疫原性,從而間接反映疫苗的有效性;之後需要在疾病流行區域進行大規模的III期臨床試驗,透過比較疫苗組和安慰劑組的感染率,評估疫苗的保護效力。但因為新冠疫苗研發週期被大大縮短,新冠疫苗上市後,還需要對疫苗的保護效果和保護永續性進行持續的檢測。

自宇宙萬物形成至今,人類和病毒之間已經有過無數次作戰,病毒有著極強的求生欲,為爭奪生命的延續,病毒也在不斷進化變異,這是一場永無休止的戰爭。與此同時,人類科技也在進步,加快科技創新步伐,建立生命安全和生物安全領域的重大科技成果。

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