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华大基因副总裁杜玉涛:“火眼”实验室助力全球抗击新冠疫情

来源:华大基因官微 时间:2021-11-01 21:15:05

10月25日-31日,第十六届国际基因组学大会(ICG-16)在青岛自贸片区 中德生态园举行。

在《组学与全球生物产业:从科学发现到产业发展》主题板块,华大基因(300676)常务副总裁杜玉涛就“‘火眼’实验室助力全球抗击新冠疫情”发表主题演讲。

以下为英文演讲译稿:

“火眼”实验室助力全球抗击新冠疫情

杜玉涛

很荣幸受邀来到基因组学年度盛会―ICG16,在大美青岛,向各位专家及社会同仁介绍“火眼”在全球抗疫中所做的工作。

“火眼”实验室是在此次疫情爆发后华大创新的一种可灵活配置的新冠病毒检测实验室。提供快速建立生物安全 2 级 (BSL-2) 实验室的整体解决方案,用于对抗 COVID9 的斗争中,进行高通量新冠病毒检测。

据公开数据统计,截止到本月24日,全球累计确诊超1700万人,累计死亡近500万人。自疫情爆发以来,全球各地传播着数千种不同类或变体的新冠病毒,新的变异类型可能使病毒更易生存。

最新数据显示,英国在过去两周,单日新增新冠确诊病例均在3.5-4万例之间,由此可见,全球疫情防控形式依旧严峻。

面对现在挥之不去的新冠大流行,世界各地都面临着同样的困境:居民生活的恢复,以及它给COVID9防控带来的挑战。回望全球近两年来的抗疫历程,精准、快速识别病毒传播是关键。目前新冠病毒检测有两种方法:RT-PCR检测和血清学检测,两种方法都存在一定的准确性问题。

RT-PCR检测方法,在采样技术、储存、运输和提取程序中的问题以及病毒载量的变化可能会影响其准确性。血清学检测的准确性也可能因受检测人群的感染程度而不同。

其他的一些技术问题,例如与一般冠状病毒抗体的交叉反应,也会导致假阳性结果。但病毒的检测可以估计流行率并评估“群体免疫”的进展。

可以帮助发现疑似病例、追踪确诊患者并追踪他们的接触者,“隔阳保阴”,有助于对于恢复经济和人类生活,所以积极的防控措施如大规模的新冠病毒检测是遏制疫情进一步蔓延的强有力手段。

在此次疫情中,华大做了哪些创新?在新冠疫情之初,我们在72小时内完成了检测试剂盒的初步研发,相继获得各国产品资质及认证。

华大基因创始人汪建作为亲身参与过抗击SARS的权威人士,表示“有试剂盒也是远远不够的,试剂盒还需要连接PCR仪器一起,在高清洁度的实验室或生物安全柜中使用。”他说,“传染病防控是检测大于隔离,隔离大于治疗。”,随后应对大规模人群筛查时的检测需求,华大“火眼”实验室应运而生。

“火眼”实验室能做什么?“火眼”实验室主要提供病毒检测解决方案,其主要整合尖端技术,有效把控IVD产品和材料的质量和控制成本,提供训练有素、经验丰富的技术人员和工程师,并提供相应的技术培训,同时配套医学实验室质量管理系统。整体包括生物安全实验室、测试套件、相关设备和技术支撑的灵敏而及时的 COVID9 检测能力。

“火眼”实验室开展的新冠病毒检测可达临床水平99.9%的灵敏度,从采集样本到出具报告只需5小时,实验室提供多种形式、不同检测能力的建设方案,该方案是在保证结果准确的前提下可用的最快速方案之一。

“火眼”实验室凭借病原检测的完整技术方案、成套设备、服务平台和标准体系,大大提高检测效率,并极大保证实验室人员安全。

其中,“火眼”实验室内配备的整套流程的自动化检测设备均由华大自主研发。一来极大控制了成本,二来自动化流程减少人员投入,提升效率的同时降低感染风险,这其中有3款设备,经过多次研发,迭代更新,最终达到最佳产能,用于大规模新冠检测中。“火眼”实验室全流程实现自动化、规模化、信息化。减少了人员投入,极大提升了检测效率,并大幅降低实验人员感染风险。

“火眼”实验室研发之初,主体采用建筑式结构,名字取自中国名著孙悟空“火眼金睛辨”,有火眼金睛辨阴阳之意。

第一个实验室在武汉,5天完成施工,于2020年2月5日投入运营,每天可测试 10,000 管样品,建成后即获国内外关注。

从武汉出发到全球抗疫,截至2021年6月30日,在中国,华大基因于北京、武汉、深圳、广州、天津等主要城市设立了“火眼”实验室,在30多个国家或地区完成90多个“火眼”实验室建设。全球最大日检测能力超过200万人份。

在30多个国家或地区建设“火眼”实验室,有20+“火眼”实验室获国际政府官员到访,高度认可“火眼”实验室;收到10+当地大使、官员感谢信,赞誉企业贡献,对全球公共卫生系统持续赋能。

我们在塞尔维亚疫情爆发时,在当地建设了2座“火眼”实验室开展新冠病毒检测,并培养了一批当地的技术人员和工程师,中国“火眼”团队归国时,总统亚历山大 武契奇授予“一等塞尔维亚国旗勋章”。

例如武汉、塞尔维亚“火眼”实验室,在“火眼”实验室设计最初需要在室内进行建设,根据规模,建设需要花费时间5天以及上不等。而在突发性的公共卫生事件,不仅要实现检测,还要与时间赛跑。为保证在第一时间开展检测工作,第一时间切断传播途径,在尹烨先生牵头下,华大合作研发气膜“火眼”实验室,采用充气膜结构,便于运输,便于搭建。

气膜“火眼”实验室研发成功后,历经9个月完成4次更新,最初实验室分为5区、正压、单膜结构,后更新至V2版本双区、双膜、负压结构设计。经过不断实践,升级为模块化、标准化、多区组合的模式,达到目前的极限效率,在今年6月的中国广州抗疫中, 展现了气膜“火眼”实验室威力,10小时内完成建设,通量高达每天20W管,最高可检测200W人份。

气膜“火眼”实验室最大亮点就是可灵活配置,便于安装搭建,满足不同检测能力需求,并可灵活选址。

一套标准的“火眼”空气实验室:包含四个相对独立的样品接收室、样品制备室和样品测试室,以及个人防护装备的更衣室。

负压结构在不同的空间智能控制吹入和吹出的空气速度,从而形成不同的气压并调节空气扩散方向。

进出实验室区域的空气通过三层空气过滤系统进行清洁,可有效捕获 99.9% 的灰尘和细菌,合理的分区和精妙设计使得实验室工作人员、样品和生物废物的不同途径最大限度地减少交叉污染的可能性。

气膜“火眼”实验室自研发以来,全球应用广泛,在中国,有哈尔滨、北京、香港、石家庄等,国际有加蓬、沙特阿拉伯、哈萨克斯坦等等,可以称得上是全球抗疫的老兵。

接下来,我将向大家分享气膜“火眼”实验室在全球抗疫工作中部分案例,我们在中国,哈尔滨,实验室于2020年5月7日在中国哈尔滨正式落成。检测能力超过10,000管。是中国气膜“火眼”实验室的首次示范,实现了大规模、快速的应急响应,帮助哈尔滨及时准确筛查了病毒感染。

2020年5月19日,加蓬共和国总统阿里 邦戈 翁丁巴参观了设在利伯维尔的气膜“火眼”实验室。这是第一个在中国境外使用的气膜“火眼”实验室。该实验室日检测能力超过10000管,已成为加蓬最大的病毒检测实验室。

2020年5月25日,麦地那气膜“火眼”实验室建设完成。日检测能力达到10,000个管,麦地那州长参观了这个气膜“火眼”实验室,给予高度评价。

2020年6月6日,努尔苏丹气膜“火眼”实验室竣工。检测能力可由1000扩展至5000管。

6月7日,多哥气膜“火眼”实验室建设完成。日检测能力达到5000管。

6月23日,北京首个气膜“火眼”实验室投入运行,日检测能力达3万个样本。随后新增7个气膜“火眼”实验室投入运行,每天的检测能力最终达100,000 管。

香港气膜“火眼”实验室位于孙中山纪念公园,从深圳装货到16个实验室建成,用时不到12小时,日检测能力可达100,000管,行政长官林郑月娥11次到访,并收到了数以万计的群众感谢信。香港“火眼”实验室是唯一获得2022香港最杰出企业奖的医学实验室。

沙特阿拉伯的“火眼”,可以称得上是中国抗疫方案的标杆,目前支撑沙特全国60%的检测量,从去年2月开始到现在,建设7座实验室,已运转了22个月,华大陆续派出超500人团队,执行最高TAT标准,全部使用中国自主研发设备,已完成超1000万人的检测工作。

在中国,今年1月初,河北石家庄疫情爆发,华大派出经验丰富的先遣部队驰援,我作为总指挥亲历当时的抗疫工作,1月的石家庄已经封城,我们凌晨经多地交通流转,转战到石家庄开始气膜“火眼”实验室建设工作,历时10个小时,搭建12个软气膜舱,21小时即正式运营,集中了分杯处理系统、自动核酸提取纯化仪、自动化制备系统等抗疫神器。后华大基因派出500人抗疫队伍前往石家庄增援,最终完成7轮近千万样本检测,有效阻断传播链。

石家庄“火眼”实验室,集中了华大的抗疫力量,最终为石家庄城市解封贡献了科技力量。获国内外媒体的广泛关注。如CGTN、卫报、环球时报等。

“火眼”实验室、气膜“火眼”实验室在疫情爆发以来支援全球各地的大规模人员筛查,已遍布一百多个国家和地区。基于气膜“火眼”可灵活配置的特性,我们随后开发移动车载版的“火眼”实验室,以更快的速度应对突发性的公共卫生事件,保障检测效率。

车载版的“火眼”实验室同样可实现灵活选址、快速安装、快速应用功能。最大亮点为可移动、可扩展、集成化、智能化。

车载版的实验室符合BSL-2生物安全标准,测试样品容量大,每天可达在6000管,灵活安装、高效部署,车体可伸缩方便扩展,整车提供能源供应系统,可扩展且舒适,拥有轻松智能的管理。

新冠疫情之初,华大快速研发新冠病毒核酸检测试剂盒,在应对大规模人群筛查需求时,创新研发“火眼”实验室多个系列以高效、精准开展全球抗疫工作。目前针对新冠病毒变异毒株,我们又陆续研制了多款新冠检测突变试剂盒,可以区分阿尔法、贝塔、伽马、德尔塔等不同毒株,在两小时内即可确定感染者感染病毒类型,型别判断准确率100%。

那么未来,当新冠疫情平缓后,除了支援全球各地大规模人群筛查检测外,“火眼”还能做些什么?在这两年的抗疫工作及疫情后“火眼”实验室多方向用途便已给出了答案。

我们借助“火眼”实验室积累的经验和力量,目前实现多项公共卫生项目实践。展望未来,“火眼”实验室将成为公共卫生新基建,更多赋能全球公共卫生事业。也希望各位专家和同仁可以提供更多更好的建议和技术指导。

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