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《细胞》刊登中文文章介绍中国传染病研究

作者:电子商务
出处:www.lunrr.com
时间:2020-01-13
来源:《细胞》网站发布时间:2011年

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《细胞》发表了一篇关于中国传染病研究的中文文章

标注:这是一种叫迷你蝙蝠(普通长翅蝙蝠)的蝙蝠。潘烈文、马利克佩里斯及其同事在2005年发现了这种蝙蝠中的第一种蝙蝠冠状病毒。图片由: C. T .石及香港特别行政区政府养鱼户自然保护署提供。

中国人口稠密的农村地区需要时刻保持警惕,并使用现代技术来防止新传染病的传播。然而,在发展中国家的一些地区,困难不仅仅在于科学和技术。

在过去十年左右的时间里,中国农村地区的一些农民感染了一种致命的传染病,这种传染病会导致高烧、血小板减少,有时还会伴有大出血。根据疾病的临床表现,医生认为这是一种由细菌吞噬细胞无形物引起的无形疾病。然而,2009年,德克萨斯大学医学中心研究员、中国疾病预防控制中心(CCDC)访问学者余薛洁发现了一些不寻常的现象。在西方国家,无形疾病很少导致死亡,但在中国,几乎十分之三的患者会死于这种疾病。

余教授是一位微生物学家,擅长细菌培养。CCDC最初邀请俞敏洪帮助他们分离隐形细菌,但俞敏洪的直觉让他决定寻找病毒。他将病人的白细胞接种到一只狗的名为DH82的细胞中培养病毒。他很幸运;病毒对宿主非常挑剔,只能在特殊条件下繁殖。当他看到患病的细胞时,他立刻想到,“哇,我们找到病毒了!”

这一证据有力地表明,这种流行病不是一种无形的疾病。当有足够多的病毒颗粒时,他用电子显微镜观察病毒的形态,然后对病毒基因组进行测序。他发现了一种属于布尼亚病毒科的新的沙蝇病毒,名为TSV出血热(伴血栓细胞减少综合征病毒),并于今年《新英格兰医学杂志》发表了研究结果。自2010年9月以来,已有171名患者被诊断为SFTSV,其中36人死于感染。

俞敏洪和他在CCDC的同事能够跟随他们的直觉,在相对较短的时间内分析病毒。这个例子受到了每个人的称赞。即使在十年前,他使用的技术在中国也很难找到。此外,这些技术尚未在许多发展中国家和地区推广。当务之急是大力推广使用更好、更经济的诊断技术来发现新病毒。

20世纪60年代,由于药物研发和公共卫生的成功,欢欣鼓舞的公共卫生官员宣布传染病已经被攻克。然而,在过去30年左右的时间里,已经有近100种新病毒能够导致人类疾病,其中近75%已经从动物传播给人类。在人类与野生动物密切接触但缺乏诊断技术普及的发展中国家和地区,许多人正在经历环境的快速变化。如何通过更便宜和更好的技术来防止疾病在全球传播,这是极其紧迫的。

Probe

Malik Peiris,香港大学微生物学家,曾因发现非典冠状病毒而闻名,目前正在对蝙蝠传播的病毒进行测序。他利用基因测序仪发现了几种新的冠状病毒。蝙蝠通常是潜在致命病毒的绝佳宿主,例如尼帕病毒,它能在马和人类身上引起类似流感的症状。生态学家捕获了蝙蝠,然后用棉签从它们的嘴里提取微生物样本,并将样本送到佩里斯的实验室。实验室立即采用多重聚合酶链反应或使用同一家族引物的直接测序来发现新的病原体。

如果测序结果符合数据库中的某些信息,计算机将自动分析同源性百分比。然后,研究人员需要尽可能多地证明分离出的病毒确实是病原体,并且能够满足科赫定律。根据这一规则,病毒需要出现在所有情况下。病毒可以从患者样本中分离出来,并在纯培养物中培养。如果接种到健康的人或动物身上,纯培养病毒会导致同样的疾病。新病人身上也能发现原病原体。

就能引起人类疾病的病毒而言,深入的基因测序帮助科学家发现了包括南非发现的出血热卢杰病毒和能引起器官移植患者疾病的丹登农病毒。

然而,佩里斯认为,高通量测序仍然需要谨慎使用。

“使用深度测序来发现病原体是非常密集和昂贵的。如果你用这种方法处理每一个样本,结果不会很好,”他说。在测序之前,研究人员需要排除可能的已知病原体,以确保它们面临新的病原体。在此之前,一线医务人员需要认识到这种不寻常的疾病,并需要检测。香港大学微生物学助理教授、Peiris研究小组成员潘烈文说:“这是一个测试。”“你试着排列尽可能多的序列,并希望找到一些不是来自宿主的序列。”

但通常情况下,病人样本的排序不同于数据库中的任何人、细菌或病毒。

“这就像一个黑匣子,”潘说。尽管基因组学的革命使得大量序列以破纪录的速度进入数据库,但世界上大多数生物尤其是病毒还没有测序。在这种情况下,生物信息学科学家不得不在黑暗中摸索各种密码方法来找到规则例如某些二核苷酸和三核苷酸的出现频率。“芯片病毒王国”核酸芯片的可靠性和高精度使病毒猎人能够比高通量测序更快、更经济地找到新的病原体。哥伦比亚大学梅尔曼公共医学院流行病学教授伊恩利普金说,今天最好的测序技术也需要一天时间来处理数据。

“根据芯片的价格和密度,在不久的将来,你可能会花15-20美元去调查所有已知的病毒,这是非常了不起的,”他认为。利普金说:“800万到1000万个探针可以排列在同一个玻璃芯片上,这足以容纳所有的病毒世界。他目前正与劳伦斯利弗莫尔国家实验室的汤姆斯莱扎克(Tom Slezak)合作一个由美国国防部资助的项目,开发多功能细菌和病毒芯片系统,用于灵活检测新出现的病毒和病毒变体。

科学家们设想,只要芯片探针的设计好,他们就能在属或科的层面上发现未知病毒。芯片技术的第一个成功例子是非典冠状病毒的发现。当香港的佩里斯研究小组使用传统技术详细分析非典时,旧金山加利福尼亚大学的年轻研究员约瑟夫德里西(Joseph DeRisi)决定使用这种芯片。在没有培养病毒的情况下,他用芯片检测病人的呼吸道样本。24小时内,他得到了与冠状病毒家族一致的阳性结果,测序结果进一步证明了这一点。德里西的“病毒芯片”现在是病毒猎人的常规武器。同样在旧金山加利福尼亚大学工作的查尔斯邱(Charles Chiu)利用病毒芯片在猴子和人类身上发现了一种新型腺病毒,以及一种尚未发表的新出血热病毒。

目前该领域的发展趋势是多系统芯片、微球和纳米线。芯片系统可能会更小型化。例如,一个芯片可以支持病原体发现的所有步骤,包括样品制备、聚合酶链反应、核酸杂交和测序。结果将是有一天芯片将变得更加便携、经济和易于操作,所有这些对于容易感染新病毒的发展中国家和地区都是必要的。

“所有这一切都会发生,而且必须发生,因为我们需要能够找到在前线发现病毒的方法,”利普金说。

病毒字段搜索

目前,除了少数集中在西方的实验室外,大多数测序和芯片技术几乎是空白的。在世界上新疾病的热点地区,包括中国、东南亚、印度和非洲部分地区,如果采用基本的聚合酶链反应检测,这是一种规范。虽然聚合酶链反应有助于检测已知病毒,但它的高特异性阻止了它们检测新的病原体。邱说:“目前,发展中国家和地区的一个大问题是很少对所有疾病进行监测。”。“即使对于非洲的疟疾和结核病等大规模疾病,也只有一些低灵敏度和低特异性的廉价检测方法。没有别的了。”

医生通常只根据临床检查来诊断疾病,而不采用病毒学测试来支持诊断结果。这导致了大多数病毒尚未被发现的事实。“临床综合征必须诊断、必须注意、必须报告、必须收集样本,而且样本还必须送到欧洲或美国的专门实验室,这需要很长时间,”国家过敏和转染中心的海因茨费尔德曼说。但即便如此,样本量可能不足以进行高通量测序,他说。

在美国发生9/11炭疽事件后,将生物样本送往国外也成为一项挑战。自非典爆发以来,中国CCDC通过与像这样的研究人员和来自美国疾病控制和预防中心及其他机构的专家的合作解决了这个问题。他们的国家实验室也配备了最新的高通量诊断技术,包括西方的测序和芯片系统。

中国作为新疾病的热点之一,由于人与野生动物的密切接触,人口众多,地域广阔,在病毒检测方面仍然面临挑战。它的医疗系统是一个弱点。目前,只有非常初步的诊断方法。实验室技术人员的培训仍然不够。纽约市卫生和精神健康部的科学家杰伊瓦尔马说,医生也很少试图找出疾病的原因,他曾帮助CCDC改善该系统。他认为CCDC的病毒猎人远离感染人群的第一线。

在其他发展中国家和地区,水电供应不足和腐败使得病毒猎人事半功倍。利普金回忆说,在研究生院,作为谷歌. org帮助发展中国家和地区监测疾病的慈善项目的一部分,他们曾试图在塞拉利昂建立一个基本的多重聚合酶链反应系统,目的是发现新的病毒,并建立一个快速应对突发流行病的机制。但是仪器的附件总是被偷。

“当地人会进来索贿,然后从设备上拿走电线。对此我无能为力,”利普金说。“这次失败不是技术性的。”(英国伦敦盖亚特里瓦伊迪亚纳森)(《细胞》原标题:病毒猎人:消灭前线敌人。本文的中文译文由科赫综合癌症研究所的文雪博士和美国癌细胞的杨晓鸿博士提供)

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《细胞》 Original

《细胞》英文版

NEJM 103010文章聚焦于中国蜱传病毒发现的争议

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