新冠病毒成为了人类一个“有益的对手”,它给了我们很多教训和启发,指出了三个急需关注的关键研发领域。

  来源:盖茨基金会

  新冠病毒成为了人类一个“有益的对手”,它给了我们很多教训和启发,指出了三个急需关注的关键研发领域。

  本文根据比尔盖茨在2020探索大挑战会议上的主题发言编辑而来。

  科技领域的重大突破,往往是极少数人取得的。人们可能会认为这就是在所有科技领域,包括医学领域取得进步的方法。人们有一种固有印象,觉得科学家们都是在实验室里获得突破性成果的。当然,实验室工作很重要,而这种实验室模式确实也给人类带来了很多伟大的成就,但今天我们要谈论的是数百人参与和大规模合作能带来的进步。

  16年前,我们开启了“探索大挑战”计划,旨在建立一个由科研人员和创新者组成的全球网络,找出世界上最重要的问题,然后集中他们的脑力解决这些问题。当前,世界上这么多的科学家,不管他们是否参加了这次会议,都面临着同一个大挑战,即终结新冠疫情。他们打破了“纵向”的工作模式,每天都在“横向”地分享数据,而不是等着走论文发表的漫长程序。

  自疫情暴发以来,科学家们分享了超过137000个新冠病毒基因组序列。制药公司正在以前所未有的方式合作生产。例如,吉利德研制的抗病毒药物瑞德西韦正在辉瑞公司的工厂生产,国际科学家团队正在全速合作进行疫苗的临床试验。到明年年初,可能就会有其中一支或多支疫苗可投入使用。

  事实上,我们有多支有潜力的疫苗,我们必须搞清楚怎么利用好每一支疫苗,因为它们的产量都非常有限。这个领域的科技进步非常了不起,我敢打赌,有一天,当人们回顾新冠疫情这段历史,其中最闪光的部分就是全世界的科学家们达成了合作,创造出了战胜疫情的各种工具。

  然而,尽管有了这么出色的合作,科研速度如此惊人,新冠仍然领先了我们一步。

  新冠疫苗,很可能成为人类有史以来最快的从识别一种新的疾病到对其进行免疫的疫苗。但我们都知道,病毒已经让全球陷入深度经济衰退,几乎没有一个国家幸免,而且,新冠病毒已经造成了一百多万人死亡。

  当我们有希望与病毒进入最后的决战之际,必须提出这样一个问题:在下一次大流行病到来之前,我们如何能做得更好?我们在哪些领域可以取得关键性的突破,让下一个新的病原体不至于造成历史性的悲剧。好消息是,新冠病毒已成为了人类一个“有益的对手”,它给了我们很多教训和启发,指出了几个急需关注的关键研发领域,我想谈谈其中的三个。

  疫苗研发平台

  第一个就是疫苗研发平台,它能让我们比传统方法快了好几个月来开发疫苗。想象一下,如果在2020年夏天之前就有了成功的疫苗,这场大流行病一定会是另一番模样。

  自病毒暴发以来,研究人员已经开始大力推进一些新的疫苗研发平台,但仍然有、规模受限和成本壁垒等等问题。我先讲讲mRNA疫苗的情况,包括基金会在内的很多机构都认为这种疫苗很有希望,多年来也一直在支持这个领域的研究,这次新冠疫苗研发是30年来首次有mRNA疫苗可能进入实际使用阶段。

  第一支获批的新冠疫苗,可能就是mRNA疫苗,但是我们不能只依靠这一款疫苗,因为它很难实现大规模量产,对冷链运输的要求也很高>  我希望随着mRNA疫苗平台在未来几年的愈加成熟,量产和冷链运输这两个问题都能迎刃而解。量产,意味着成本的;我们也将致力于让高标准的冷链运输不再是一个必要条件。“探索大挑战”项目,自2003年启动以来,一直在寻找疫苗热稳定技术。通过这些研究和一些新的想法,我认为我们将能够开发出对冷链运输要求不那么高的mRNA疫苗。

  另一个对快速研发疫苗很重要的研究领域是:以结构为指导设计免疫原性。在这里我们又遭遇了一个不同的问题。我们可以设计蛋白质分子水平的准确性来推动亚单位疫苗的研发,但亚单位疫苗几乎都需要佐剂来诱导所需的免疫反应,这在成本和量产方面也构成了难以逾越的世界范围内,获批的佐剂本就很少,无法终结新冠疫情所需的几十亿剂疫苗的量产要求。

  其中一个原因是,目前免疫佐剂中的成分非常罕见。未来我们需要新方法,不再需要让人去安第斯山脉采集某种树的树皮,也不再需要用到现在我们使用的角鲨烯。上述物质实现化学合成,将使我们不再受到这些自然资源的限制,这将成为解决上述问题的关键。

  我们还需要发展小分子增强技术,通过不同的途径作用激活先天免疫,这将为诱导更多免疫反应类型和免疫持续时间,提供更多办法。这是真正需要解决的疫苗挑战,我们也长期致力于研究这个课题,尤其是针对艾滋病、结核病和疟疾的研究。所以,我们需要冒更大的险去推进新的佐剂研发,我认为在未来5年,这个领域将取得巨大进步。

  单克隆抗体疗法

  第二个重要领域就是单克隆抗体,这也需要投入更多研究。用于生产、纯化和分析单克隆抗体的平台,已经诞生了相当长一段时间,新冠疫情流行到了第10个月,我们已经获得了一些单克隆抗体疗效的数据,这也是前所未有的速度。

  但单克隆抗体也面临着短时间进行量产的挑战。因为目前的单克隆抗体是从哺乳动物的细胞中培育而来,从种子到高技术的量产要耗费好几个月的时间。但不同的生产方法,比如可能使用真菌细胞或植物细胞,就可以缩短五倍的培育时间,还有其他有潜力用更短的时间,更低费用生产单克隆抗体的办法。

  核酸递送平台,还有希望进一步加速反应时间,这是我个人特定感兴趣的一种方案,因为它省略了制造抗体蛋白的过程,而可以仅仅使用一单元带有特定的基因序列来制造抗体,所以目标就是制造出一个“单克隆抗体工厂”。

  诊断平台

  第三个需要加大创新的就是诊断平台。因为无症状传播者的存在,如果我们想阻断传播,就不能只看有症状感染者的情况。在美国,四分之三的感染者并没有得到确诊,因为他们只出现了轻微的症状或根本无症状。

  获得检测本身就有难度,加上当前的诊断技术还存在规模上的局限,这些人从来没有得到确诊,因此他们也不会做出行为改变以传播。

  有时,即使人们做了检测,结果为阴性,那也只是因为很多检测工具对少量病毒不够,如果这些人体内的病毒载量在检测之后升高了,就会继续传播给其他人。所以,目前的诊断情况让人很失望。

  现有疾病防控模式的基础就是先找到有症状的人。对此,我们需要做出改变,我们需要更的诊断工具,还需要使人便捷地获得检测。一个好消息是PCR检测,这个技术很,能够如大海捞针般找出病毒的踪迹。

  应用这一诊断技术的挑战主要来自于物流。我希望我们最终能得到一个轻便的检测套装,能分发到社区的药箱,或者社区中心的药房。这里将包括一个小巧的拭子和一个信封,有感染风险的人可以及时获得检测,而且也不必用鼻拭子那么麻烦。然后他们会将用过的检测拭子装在信封里邮寄出来进行检测。很多工作场所和机场可以利用这个设备进行大样本检测,它每天的检测量是当前只能处理几千个样本的工具的百倍。

  另一种方法是使用一个被称为Murrah的即时检测平台。Murrah体量小,还非常,可用于基层医疗机构。它还能够手提,可以提供给前线卫生工作者用于社区检测。所以说,诊断是另一个关键领域,我们需要为下一次危机做更好的准备。

  我很乐观地认为我们会战胜新冠疫情,尽管这次我们没有准备好,但能从错误中吸取教训,在未来做得更好。我对此很乐观的原因还在于,你们中的很多人都在我所谈到的这些前沿领域工作,包括疫苗、诊断和治疗。

  “探索大挑战”计划实行的这16年来,一直致力于将最好的科学技术应用到解决世界上最重要而紧迫的问题上来。我认为,如果我们继续以我期待的方式推动科学发展,不仅能解决世界上的重大挑战、当前的新冠危机,还能协助对抗其他疾病,并为下一次大流行病做足准备。

  *本文视频发布于Grand Challenge官网。

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