疫苗、药物研发大厦的背后，实验动物和科学家们 | 秦川

原创秦川我是科学家iScientist

2022年4月17日，“科普中国-我是科学家”第37期“健康的防线”演讲现场，中国医学科学院、北京协和医学院医学实验动物研究所教授、研究员秦川，带来演讲《看不见的防疫一线》。

秦川演讲视频：

以下为秦川演讲实录：

2022.4.17 北京

大家好，我是秦川，来自中国医学科学院、北京协和医学的医学实验动物研究所。

实验动物是什么？广义来说是拿来做科学实验的动物，最多的是和生命科学打交道，我们对生命、疾病、药物的基本认知，很多都来自实验动物。

而作为实验动物学家，必须对动物有非常深入的了解，从宏观到微观都要清楚，连动物身上毛细血管怎么分布的都得知道。

下面这张图就是我们平时示教的两个标本。红颜色的都是毛细血管，能清楚地看到毛细血管的分布网络。

实验动物学家，对动物的了解要精确到毛细血管

学会这些有什么用呢？

举个例子，这次新冠病毒感染，在机体中主要的受体叫血管紧张素转化酶2（ACE2），顾名思义，这个受体在血管上。而作为实验动物学家，我们知道这种受体80%分布在肺里，剩下20%分布在身体的其他部位，这也就能解释临床上看到的：主要人群是肺炎症状，也有人出现头部、腹部疼痛。

除了能做基础的生命研究之外，实验动物还可以用来做成实验动物模型，模拟人的疾病。

虽然很多动物和人类亲缘上很近，但毕竟基因不同，因此人类会生的病，动物不一定会得。为了让动物模型模拟人的疾病，现在有一些生物技术手段，把人的受体转到动物身上，让动物人源化。动物表达了人的受体后，感染人类的病毒才能跟它结合，让动物生病，展现出人类疾病的特质。

说了这么多，那实验动物学家的工作，跟大众的生活有什么关系？其实关系非常密切。我们知道新冠疫情期间，卫健委发布了很多版诊疗手册，前段时间已经到第9版了，第1版没有我们的痕迹，但从第2版到第7版，都有我们实验室的贡献。

我们具体都做了什么？

第一步：疑犯变真凶。发现了新冠病毒，并不能证明它就是导致肺炎的元凶，还需要实验室里验证。所以，我们从病人身上取了病料，感染模型动物，在动物身上看到了和人类似的症状后，又从动物身上分离病毒，再确认这个分离出来的病毒，确实是新冠病毒。这样一套实验后，我们才能证实，是新冠病毒导致的疾病。

在这个过程中，我们也发现了很多有助于临床救治的内容。比如，肺炎有大叶性肺炎，有小叶性肺炎，还有间质性肺炎，这些肺炎的治疗方式不一样。从实验室的角度，我们认为新冠导致的是一个间质性的肺炎，就把这个信息告诉了临床医生。此外，我们还发现了新冠病毒感染后，机体免疫细胞的反应机制，这对临床诊疗也很有意义。

我们做的动物模型，确实能很好地反映出人被感染的过程。但这还不够。

在新冠疫情的死亡病例中，我们看到很多人是有基础病的，高血压、心血管系统疾病、糖尿病、老年痴呆、肿瘤，这些有基础病的人，得了新冠会怎么样呢？还有，那时候季节性流感马上要来了，流感疫苗要不要打？得了流感后，会不会就不得新冠呢？为了研究这些问题，我们又做了共病模型，去模拟患有基础病的人。

通过共病模型，在实验室中，我们看到有基础病时，再感染新冠会导致病程如何发展，把可能发生的临床问题，转化为临床救治方案，建议这些病人床旁边应该放什么抢救药，比如传导系统的药、胰岛素类的药、降低免疫反应的药等等。我们还发现，同时感染新冠和流感，会加重病情，因为一个感染上呼吸道，一个感染下呼吸道，会加重机体的损伤，这就是后来政府号召大家去打流感疫苗的原因。

当然，除了这些问题，我们还研究了大家都非常关心的——传播机制。

在新冠早期，有各种疑惑：这个病毒传不传染？怎么传？飞沫传不传？密切接触、气溶胶、结膜传不传？2019年冬天发生的疫情，马上农民要春耕了，施肥的时候粪口传不传？这都是公众非常关注的问题。

2020年2月份，李克强总理到我们中国医学科学院检查抗疫工作的时候说，科学家要解决老百姓关心的问题，要求我们调查清楚传播途径。

但其实，早在克强总理来访问前，我们团队已经在实验室一一地证实了各种途径，而且通过了反复地测试。所以，我们很快就把报告递交上去了。

结论是什么？飞沫、喷嚏会传染。密切接触传播比飞沫的概率还要高，这是因为如果手部有病毒，摸了眼睛或者抠了鼻子，导致有损伤时，传染效率会更高。气溶胶也能传，但是有限传播，一定要长时间在一个密闭的且高浓度的环境，才会导致传染。粪口是不会传的，所以春耕施肥没有问题。

我们另外一个工作，就是疫苗和药物的评价。评价药物时，我们先让动物得病，用药物去治疗，有些药物是抑制病毒的，有些是治疗肺炎的，然后评价药物的效果。评价疫苗时，我们先让动物免疫，产生抗体之后，再用病毒攻击它，看疫苗是否有保护作用，能否减轻重症。

那段时间，我们实验室就成了一个华山论剑的道场了。各种疫苗、药物，不断地被送到我们这里，去测试有效性。当然了，也是纠错，不适合的马上打回去重做，再做再来。就这样，短短的时间里，我们看到了企业能力光速的提升，也很快就找到了走向临床的疫苗和药物。当时，国家部署的5条技术线路80%的疫苗，都在我们这里评价，国际上很多疫苗，包括辉瑞也是在我们实验室测试的有效性。

可以说，这次新冠疫情，在动物模型这个领域，我们团队的速度是全球领先的。

怎么看出来的呢？我给大家讲一个小故事。2020年2月底，世界卫生组织（WHO）和全球做动物模型的科学家开了一个会。在会上，一开始做报告的科学家都在介绍构思，探讨用什么样的动物来做模型比较好。但那时候，我们团队模型都已经做完了，而且测试了方法学的正确性，所以轮到我来报告时，我就有点懵，心想这次难道是务虚会吗？因为我那时候特别忙，一天工作18个小时，怕自己是不是会议通知没看清楚，后来又看了一遍，发现没问题，就按原计划把我们的工作都讲了。

这个时候全场科学家全沉默了，有几十秒，不到一分钟的时间。WHO的主持官员就说，今天的会可以到此结束了。当然，后来我们也把方法学、模型提供给全世界的科学家，让他们也能使用。

WHO会议：被誉为不可思议的成果

为什么我们能做得这么快？

这要回溯到2003年SARS,当时我们动物资源特别匮乏，只有二十多种，也不清楚哪种动物适合做模型，只能都测试一遍。那时候，我们度过了一段艰苦的奋斗时期，在生物安全的3级实验室（做高致病微生物的实验室），就几个人去做实验，前后历时半年多才完成。

2003年非典，P3实验室内攻关

SARS的教训让我们知道，我们必须有自己的动物模型储备。从SARS到今天，将近20年，我们积累了一千多种动物模型资源，从心血管系统疾病，到代谢疾病，再到神经退行性病变，只要人群中高发的病，我们都建立了模型。这些精准模型，能模拟人的各种疾病，为制药、疫苗、病理提供了非常重要的支撑。

正因为有了这20年的工作基础，新冠来时，我们反应就快多了。

2019年12月31日，我在医学科学院开会，领导说武汉出现了一个类似SARS的传染病，我们要有所准备。因为我经历过SARS，它当时8个月之后就突然没了，所以心里的神经一直绷着。听到这个消息，因为第二天是元旦，我立刻打电话给实验室处的高教授，让他们把生物安全实验室运行起来，就不要放假了，辛苦一些。等我开完会回去，课题组的人已经就位了，我们就把动物资源翻出来，从中选择合适的模型，再把仪器设备调试好、评估风险、培训人员，1月7日我们就开始工作了。