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【先進動態】盤點 | 深圳先進院科研抗疫最新進展

時間:2021-01-29        來源:

?不知不覺,在抗擊新冠疫情的征途中,2020年已經過去,新的一年悄然而至,開啟了新篇章。回首已經過去的2020年,既是新冠疫情肆虐蔓延的一年,也是科學研究快速推進的一年。

自疫情發生以來,中國科學院深圳先進技術研究院響應國家號召,按照中科院部署,組織17支團隊積極參與抗擊新冠疫情攻堅戰。自2020年3月份之后,即使疫情防控進入常態化階段,深圳先進院科研抗疫的步伐也未有停止。

在各方緊密配合下,來自醫工所、材料所、醫藥所、數字所,以及深圳先進院孵化的外溢機構武漢先進院等11支團隊持續開展科研攻關,在新冠感染與宿主反應機制研究、新冠患者愈后健康管理研究、mRNA疫苗研發、計算機藥物篩選、納米防霧涂層技術、病毒高靈敏快速檢測等方面都有了最新進展。接下來,讓我們來一起了解一下。

致力新冠治療 研究成果不斷涌現

自疫情初發開始,醫藥所李亮團隊和軍事醫學科學院、深圳市第三人民醫院、深圳市疾控中心合作進行新冠病毒感染機制與新冠疫情防控措施研究,進行了長達一年的相關科研攻關,科研成果不斷呈現。

李亮團隊與合作者使用體外重構的鼻、氣管、肺泡多部位呼吸道類器官系統平臺進行新冠感染與宿主反應機制研究,并對潛在藥物進行了效果測試。與深圳市第三人民醫院的合作研究還對新冠病人病毒排出途徑和時間、無癥狀感染者的新冠環境傳染途徑進行了系統的分析,發現新冠病人的病毒可從呼吸道、消化道排出,且排出時間遠長于癥狀持續時間。即使對于無癥狀感染者,依然可以在病人所接觸的環境中發現病毒污染。鼻咽部病毒量較高的病人更容易排出病毒污染周邊環境。門把手、廁所內部表面等部位所檢出病毒量較高。因此,對無癥狀感染者的環境消毒是控制新冠傳播的重要措施,而不應因感染者無癥狀就掉以輕心。

研究成果為新冠疫情防控提供了重要信息,并于6月和12月發表論文于消化病學頂級期刊Gastroenterology、呼吸病學頂級期刊American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine上。李亮團隊的研究成果也吸引了國內外產業界的應用轉化意向,9月開始與瑞典公司Lipigon的新冠療法開發合作。

李亮團隊構建了類似于實際呼吸道組織的體外重構呼吸道類器官平臺,實現了新冠病毒在多部位呼吸道類器官中的感染與復制,從而進行了新冠病毒感染機制研究和藥物篩選工作。

臨床合作研究助力疫情防控。左:新冠病毒排出時間遠長于預期、癥狀時間;右:無癥狀感染者依然有通過環境媒介傳播新冠病毒的潛力。

除了在治療新型冠狀病毒方面展開科研攻關,深圳先進院還在新冠患者愈后健康管理開展了相關研究。數字所李燁團隊基于自主研發的非接觸式心率呼吸記錄儀,實現了新冠愈后患者在睡眠過程中的生命體征連續采集與監測。目前已在武漢市金銀潭醫院、深圳市第三人民醫院部署設備654臺,對治愈出院的新冠患者實施睡眠期間的心率、呼吸率、體動次數等數據的采集,評估新冠病毒對人體心肺功能的影響,并建立跟蹤隨訪系統持續監測愈后患者的健康狀態。基于三個月的健康管理數據,團隊發現新冠愈后患者呼吸自主調節功能恢復顯著,但睡眠質量仍有待提升,觀測期內睡眠質量沒有明顯恢復趨勢。相關工作填補了患者愈后跟蹤隨訪與健康管理的技術不足,支撐了出院患者后期康復與健康管理的業務需求。

此外,合成所團隊關于新冠mRNA疫苗的研發工作也在順利推進當中。自2020年2月份起,團隊借助mRNA技術平臺和合成生物學技術,迅速開發了新冠mRNA疫苗,獲得深圳市科創委“新冠肺炎的預防性疫苗研發”專項的資助。目前mRNA疫苗AT-WIN2已在第三方藥物非臨床評價機構完成安全性評價和藥效評價研究。毒理方面,實驗數據顯示mRNA疫苗無不良反應。藥效方面,已在免疫動物血清中檢測到高滴度保護性中和抗體。2020年12月,完成了藥物質量標準控制等相關研究。現已開展申報材料的整理及臨床方案的制定,并撰寫臨床申報材料。

人工智能 助力藥物篩選

在新型冠狀病毒的治療方案中,“老藥新用”是指從已經過臨床試驗的藥物中,篩選出針對新型冠狀病毒的藥物,以期盡快用于臨床治療。利用人工智能和數據分析,可以助力快速篩選出可能的有效藥物。

在前期的研究工作中,醫藥所計算機輔助藥物設計中心袁曙光團隊構建了包括十億個藥物分子的數據庫,并搭建了AI藥物篩選與評價平臺。基于AI篩藥平臺,團隊排除外界公開的30余種可能有抗病毒效果的上市藥物基礎上,進一步針對治療新冠病毒的藥物展開篩選。在2020年11月,袁曙光團隊通過生物計算的方法發現一大類藥物分子可以有效阻止新冠病毒的侵染,有望為治療新冠提供新機理和新思路。相關論文以封面文章的形式發表于ACS Pharmacology & Translational Science。

ACS Pharmacology & Translational Science封面文章

 

此外,醫藥所蛋白藥物中心萬曉春團隊從深圳市第三人民醫院的康復病人體內克隆純人源單克隆抗體,在體外能夠高效中和新冠病毒,目前正開展體內(動物)的抗病毒研究,已經申請6個發明專利,1個PCT國際專利。

預防消殺 為抗疫構筑防護墻

當疫情進入常態化階段,日常的科學防護是關鍵。從防霧噴劑到防霧護目鏡等系列產品的研發,從技術開發到設備研制。深圳先進院團隊積極發揮集成創新、學科交叉的優勢,針對病毒的預防消殺開發了多種防護裝備和技術,相關研發產品送達抗疫一線,助力疫情防控。

材料所材料界面中心喻學鋒團隊協同外溢機構武漢中科先進技術研究院在防護涂層技術領域持續創新,形成多項專利和產品,其中自主開發的防霧噴劑在2020年3月份后又持續向全國109家防疫單位捐贈4萬多支,此后團隊陸續開發出了防霧眼鏡布、防霧護目鏡、防霧面罩等系列產品,有效解決了醫護人員護目鏡起霧難題。進一步地,團隊開發了一種基于微膠囊技術的長效抗微生物涂層技術,通過了國內外多家第三方權威機構的檢測,對病毒和細菌均展現出顯著殺滅效果。

喻學鋒團隊研發的納米防霧噴劑

 

消殺技術離不開消殺設備的研發。喻學鋒團隊、黃逸凡團隊整合低溫等離子體消毒殺菌、長效抗微生物表面等成果,開發出室內空氣高效消殺的技術和設備。該技術能有效阻斷病菌傳播,并長效殺滅多種微生物,包括大腸桿菌、葡萄球菌、冠狀病毒和流感病毒等。目前團隊已經開發出消殺設備樣機,和相關企業開展接洽。

團隊相關技術獲得社會關注

 

立體式防控?阻隔感染風險

對病毒的強傳染性,醫藥所退行中心潘浩波、趙曉麗團隊基于和穩健醫療聯合實驗室的開發成果,開發了陽離子高效廣譜抗病毒材料,設計了有效抗病毒醫用口罩、送風防護服,醫用紡織品及公共場所的抗病毒不銹鋼部件,采用多種防護裝備配合的立體式防控措施,盡最大可能阻斷病毒傳播的所有途徑,該項技術獲得了二十二屆高交會優秀產品獎。

團隊篩選出性能優秀的銀-銅復合抗病毒材料,制備出銀-銅復合抗病毒制劑,并制備出用于抗病毒口罩、抗病毒醫用紡織品的抗病毒布層。此外,殼聚糖具有非常好的生物安全性、抗菌性,同時也表現了優異的抗病毒效果,團隊制備了抗病毒噴霧,可以在鼻腔粘膜形成防護層,防止病毒接觸上皮細胞,并抑制病毒活性。該項技術申請了2項發明專利,1項實用新型專利,和1項PCT專利。

潘浩波團隊抗疫立體防控技術獲第22屆高交會優秀產品獎

 

快速檢測 助力海外疫情防控

隨著海外疫情的持續蔓延,亟需對新冠病毒風險地區進行快速和大量的檢測。從2020年9月份起,醫工所微納系統與仿生醫學研究中心吳天準團隊協同深圳先進院孵化的中科先見公司,迅速開發出新冠抗原( SARS-CoV-2)檢測試劑盒,無需其他設備15-20min即可完成檢測,產品通過歐盟CE認證,可應用于病原感染早期篩查,豐富了新冠檢測試劑盒的應用場景,現已經在德國、荷蘭、南非等地進行臨床比對測試,為全球疫情防控工作持續助力。此前在了解到核酸檢測對靈敏度的高要求后,吳天準團隊迅速行動,將歷時三年自主研發的全集成數字PCR儀器用于新冠病毒檢測,縮短了操作時間,提高了檢測安全性與結果準確性

新冠抗原( SARS-CoV-2)檢測試劑盒符合歐盟CE

 

喻學鋒團隊協同廣東相關上下游企業開發了系列新冠病毒核酸提取試劑盒,10分鐘內能即可完成樣本的高通量提取,同樣被廣泛用于國內外新冠疫情的檢測。團隊還建立了基于二維材料和CRISPR技術的病毒核酸快檢芯片技術,獲得了廣東省和深圳市重點研發項目的資助。

在政府的正確決策和全國人民的努力下,疫情得到了有效控制,其中大數據防疫功不可沒。2020年5月,數字所副研究員尹凌獲得廣東省“最美科技工作者”,尹凌團隊開展的基于大數據的新冠肺炎傳播風險與非藥物干預措施的決策支持研究,疫情期間持續為各級疾控中心和政府部門提供決策支持。

尹凌副研究員(右一)獲頒廣東省“最美科技工作者”

 

?“每個人都了不起”。正如習近平總書記在2021年新年賀詞中所說,2020年是極不平凡的一年。從最初的疫情嚴峻時刻到后期的常態化防疫,深圳先進院科研攻關的腳步從未停止。從支撐抗疫一線到助力海外疫情防控;從技術開發到系列產品研制;從新冠病毒感染機制與疫情防控措施研究到“老藥新用”助力新冠治療,各研究團隊積極發揮集成創新、學科交叉的優勢,研究成果頻現,在各領域持續助力新冠疫情防控與治療研究。隨著寒冬來襲,疫情出現了反復突發,科技抗疫工作仍不能放松,深圳先進院將繼續踐行國立科研機構的使命,為疫情防控持續貢獻力量。

來源:中科院深圳先進院

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