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夏涵:打破“金标准”,让结核检测更快更简单

提及做结核舌拭子诊断工具的初衷,夏涵讲了自己曾遇见过的一个病例。

那是位来自陕北农村的父亲,带着生病的女儿,奔走在不同的医院之间。三个月的时间,花光了三十万积蓄,最终才确诊折磨孩子的元凶,是结核。这个家庭甚至因此背负了沉重的经济负担。

这样的故事并非个例。

全球每年有上千万人感染结核,但约有三分之一的患者没有被诊断出来。他们可能在不知情的情况下,继续传播疾病;或是在等待确诊的过程中,错过最佳治疗时机,病情加重,导致医疗成本上升,康复难度加大。

夏涵愈发意识到,结核诊断的困境,比想象中更加残酷。

 

取不到的“金标准”

医学界公认的结核诊断“金标准”大多依赖于痰液样本。但问题是,很多患者无法顺利咳痰。

“就像我自己,我是吐不出痰的人。”夏涵笑着说,“如果非让我吐,那最后吐出来的,可能也只是口水。”

“我们跟医院检验科的专家去聊,发现即使在医院取上来的痰液样本,也有30%~40%不合格,里面大量是口水。”

真正合格的痰液,需要从呼吸道深处咳出来。如果无法自主咳痰,患者需要吸入高渗盐水诱导痰液的产生,还是不行的话,就得用器械吸痰,甚至直接取肺泡灌洗液。整个过程的痛苦程度直线上升。

在许多情况下,孩子、老人,以及HIV携带者等人群,很难有效咳出痰液。而且,咳出痰液的过程中会产生气溶胶,还有可能导致结核菌的传播。

“所以,全球的结核诊断、防治的专家,一直都在期盼能有一个非痰液样本的诊断方法。”

 

在“酸辣汤”流过的地方,寻找蛛丝马迹

长期以来,科学家们尝试过不同的非痰液检测路径,如尿液、粪便、血液,甚至舌拭子。

在诸多路径中,夏涵和团队选择了舌拭子。“相比之下,舌拭子是最方便、最安全的。”他说,“不管是粪便、尿液还是痰液,采样都有一定复杂性,血液又是一个有创的检测,而舌拭子,只需要在舌苔上刮几下,就能完成采样。”

不仅简单,传染的风险也大幅降低。“我们经常开玩笑说,有舌头,就能采样。”

然而,舌拭子检测并不是一个简单的复制过程。舌苔上的结核菌数量远少于痰液,这让检测变得格外困难。

夏涵比喻:“痰液检测像从一锅酸辣汤里捞出一点蛋丝,而舌拭子检测,就像在酸辣汤流过的地方,轻轻刮一下,试图找到蛋丝存在过的痕迹。”

这意味着,首先要解决的,就是如何从微量的舌拭子样本中,精准提取结核菌的DNA。

 

大海捞针的提取实验

实验室的工作,总是充满繁琐的细节。

比如采回来的样本,是干保存还是湿保存?如果选择湿保存,用什么样的保存液?储存条件是常温还是冷冻?到底怎么灭活比较好?到底怎么破壁比较好?

这些参数,每一个都可能有十几种选择,排列组合起来,就可能有几十万种组合。

枯燥、重复,甚至有些让人抓狂。但好在团队在此前,已经积累了大量结核基因提取的经验,他们现在要做的是,就是在庞大的可能性中,找到最优解。

 

用算法辅助设计“鱼饵”

提取出了结核的基因,怎么大量地扩增,让它更容易被仪器检测到,又是另一个难题。

在这个过程中,“引物”扮演着关键的角色。它就像一个专门针对结核DNA的“鱼饵”,能够精准捕捉目标基因,让基因的扩增既准确又高效。

但设计“鱼饵”并不简单。

“我们以前做过大量的结核病人样本测序,结核菌的基因序列长什么样,结核菌的基因哪些区域更稳定,哪些区域更容易突变,我们都很了解。”基于这些数据,团队开发了“MultiPrime”算法工具,能从几百万甚至上千万种可能的引物组合中,筛选出最有潜力的候选方案。

最终,团队从几百种组合中,分批测试,找到最佳的“鱼饵”。

 

来自南非的考验

经过五六年的酝酿,舌拭子结核检测终于研发成功。

在夏涵看来,这个过程其实凝聚着各方的智慧。“因为知道我们在做这个事,很多结核的专家找来,比如说北京胸科医院,比如CDC的专家,我们获取到了很好的临床菌株,也吸取过学界科学家、世卫组织专家的经验。”

整个结核防治的群体,都在为更安全、更方便的诊断方案贡献智慧。

前不久,夏涵带着技术团队,来到结核病高发的南非,接受当地实验室的验证。

实验负责人提了一个严苛的要求:将最低检测浓度再稀释十倍,看舌拭子检测是否仍然有效。

“我们当时特别紧张、忐忑,毕竟这是全球第一次进行这种极限测试。”

结果出来的那一刻,整个实验室沸腾了。舌拭子成功检测出了极微量的结核DNA,表现甚至超过了团队自己的预期。

“那感觉,跟等高考成绩出来差不多。”夏涵笑着说。

 

让更多患者被“看见”

更令人兴奋的是,舌拭子的检测成本,仅需几十元人民币,而传统痰液分子诊断,成本高达600到800元。这意味着,在资源匮乏的地区,更多人将能够负担得起检测费用。

而且,舌拭子检测可以在现有的中心实验室开展,无需昂贵的新设备。它还支持高通量检测,一次性可测试48甚至96个样本,大大提高检测效率。

“像南非,可能有1000万人有结核风险,如果一个个地检测,效率根本跟不上。”

在不久的将来,这项技术将帮助全球更多结核病患者,被及时发现、及时治疗。

让那些被遗漏的结核患者,被及时“看见”,这才是了不起的创新。

 

 

The End

发布于2025-03-24, 本文版权属于果壳网(guokr.com),禁止转载。如有需要,请联系果壳

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