□ 祝傳海 特約通信員 劉江寧
2003年,非典突然來襲,國家處于危難,面對未知的烈性病原和疫情的高死亡率,人民陷入恐慌之中。
中共中央政治局和國務院召開緊急會議,專門聽取有關部門關于非典型肺炎防治工作的匯報,并對疫情防控工作進行研究和部署。在會上,時任國家領導人曾焦急的問道:“秦川的猴子發燒了沒有?”
秦川是誰?
猴子發燒跟非典疫情防控有什么關系?
很多人不禁會問。
事實上,在奮戰在抗擊非典一線的間隙,筋疲力盡的秦川癱坐在地上時,精神恍惚的瞬間,也曾偶爾冒出這樣的念頭:我是誰?我為什么在這里?
但恍惚只在一瞬間,身上肩負責任感和使命感從來不會讓她有太多的時間去做無謂的事。保持清醒,馭馬奔前川才是她的生活常態。
秦川來自中國醫學科學院,是一位實驗動物學領域的科技工作者。她的母親是一位醫生,由于耳濡目染母親救死扶傷的經歷,她從小就立志學醫,從醫學院校畢業后進入中國醫學科學院醫學實驗動物研究所,開始從事醫學科研工作。在SARS動物模型攻關之前,她已經在實驗動物學領域耕耘了18個年頭。她也是我國培養的第一代實驗動物科技人才。
1985年,秦川進入實驗動物行業工作時,我們國家的實驗動物工作剛起步,百廢待興。
實驗動物學科是一門為科學研究提供實驗動物和動物實驗技術過程中形成的新興交叉學科,實驗動物是代替人類用于生命科學和醫學研究、闡明健康和疾病規律、研究藥物有效性和安全性的科技工具。從條件發射規律的發現到大腦半球分工原理,從遺傳物質的發現到基因打靶,從抗原抗體反應發現到疫苗研制,近百年來人類每一次認識生命、戰勝頑疾,都離不開實驗動物在幕后的默默奉獻。在生命科學、醫學、藥學、食品、農業、環境、航空航天、甚至軍事等領域,均需要實驗動物學科提供活的生物材料和技術。因此,實驗動物學科也被譽為“生命科學大廈的地基”“人類戰勝疾病的試金石”,是國家科技體系不可或缺的“支柱”,是“埋在地下使樹枝產生果實的樹根。”
由于實驗動物學科是生物醫藥等領域科技創新和行業發展的基礎,在美國、日本、歐洲等發達國家和地區,實驗動物學被列入戰略優先學科,美國國會每年投入數十億美元的穩定經費,建立了36個國家實驗動物資源中心,創建或培育了領先全球的、豐富的實驗動物資源。例如在基因研究領域,美國、歐洲等國家和地區啟動了小鼠全部基因敲除計劃,研制了小鼠全部基因組2萬余個基因分別敲除的小鼠資源庫;僅非人靈長類動物領域便建立了8個國家資源中心,上述資源有力支撐了美國的生命科學和醫學研究,使其在生物醫藥領域處于全球遙遙領先地位。
相較于歐美日等發達國家,我國的實驗動物學科起步較晚。時值改革開放伊始,科學迎來發展的春天。當大批海外科學家回國,準備在生命科學和醫藥領域施展手腳時,卻發現巧婦難為無米之炊:國內僅有寥寥數種實驗動物資源,且實驗動物質量缺乏嚴格控制。沒有金剛鉆就攬不了瓷器活兒。在回國科學家的呼吁下,我國實驗動物學科從零開始起步,而中國醫學科學院在科學家的呼吁和原衛生部、科技部的支持下,建立了我國第一個實驗動物學研究所。
秦川就是在中國醫學科學院醫學實驗動物研究所成立不久入所工作的。期間,她曾到日本留學,學習實驗動物病理診斷理論技術,并親眼看到和體會到了日本實驗動物學科的先進,“到國外一看,僅小鼠就有3000多種,具有不同生物學特性的動物用于不同的實驗研究。”落后催人奮進,一向不服輸的她萌發了推動我國實驗動物研究追趕發達國家的動力和責任感。
回國后,面對國內實驗動物學科相對落后,前輩們從零開始搭建學科體系的現狀,她沒有抱怨、沒有等待,更沒有到國外尋求更好的專業發展條件,而是鉆進醫學實驗動物研究所狹小的實驗室里,沒白天沒黑夜地進行科研探索。她想要盡快將從國外帶回的先進技術理念與國內龐大的科研需求相結合,用實實在在的成績扭轉實驗動物學科的落后地位。
“既然動物模型研制原創能力不足和實驗動物資源總量匱乏會讓中國在創新和轉化上永遠落后于人。那么,實驗動物學科的使命就不能為了發論文而做研究,而是要面向國家疾病防控的需要,面向國家科技興國戰略的需要,面向科學研究的需求。”在這一想法的促使之下,秦川的研究始終立足實際需求。很快,她敏銳地發現隨著人口老齡化、老年慢性病,尤其是老年癡呆癥將會成為未來人類健康的焦點。當時,我國作為全球該病癥增速最快的國家,對該病的研究還未啟動,而她則利用轉基因技術建立了國內第一個老年癡呆癥小鼠模型,前瞻性地為該病的科學研究做好了資源鋪墊。同時,對動物模型的初探也為她之后在相關領域的積累和突破打下了堅實的基礎。
時至今日,每每回憶起剛剛起步的那段時期,秦川還在為自己的準確判斷和定位感到慶幸。“實驗動物資源研究要有前瞻性,要領先于醫學研究,才能及時滿足疾病防治研究需求。這就要求實驗動物科技工作者不但要有潛心做資源建設的釘子精神,還要有戰略眼光,能切準科技發展的脈搏。”兵馬未動,糧草先行。心向國需,注定了秦川要在實驗動物研究領域御風而行。
談秦川的科研生涯,注定繞不開那場讓國人難忘的非典疫情。
2003年,非典疫情突然襲來,面對肆虐的疫情,國家緊急部署了防治非典工作。然而,沒有動物模型就無法確定病原,無法追溯病毒來源,就沒有疫苗和藥物,無法保障國家和人民安全。國需即是我需,就這樣,秦川的研究方向從神經科學領域瞬時轉舵,轉向了傳染病領域。箭在弦上不得不發,情況的危急沒辦法讓秦川猶豫彷徨。她轉身就投入到這場從零開始的戰斗中。
中國醫學科學院醫學實驗動物研究所是當時全國唯一有動物P3實驗室的機構,秦川正是實驗室說明書的翻譯者。臨危受命,她帶領團隊承擔了“評價疫苗”的重要任務。由于SARS是烈性傳染病,所以實驗必須要在完全密封、室內處于負壓狀態、病原體不會外泄的生物安全三級實驗室里進行。她深知實驗的緊急和危險程度,顧不上即將中考的兒子,匆匆寫下了與家人的告別書,帶領團隊開始了連續作戰。
在負壓的動物生物安全三級實驗室內,她帶領團隊進行非典致病原SARS的動物模型緊急攻關,穿著厚重的防護服揮汗如雨不算什么,持續6個小時不吃不喝不算什么,但中途不能上廁所、呼吸困難是對他們肉體最大的折磨。而國家對他們的緊迫需求則帶來了巨大的精神壓力,此時,他們早已忽視了對SARS這種未知的烈性病原體的恐懼,早已忽視了生命危險,早已忽視了自己的家庭責任。
第一個要克服的困難是缺乏實驗室安全措施。在動物生物安全三級實驗室內,秦川本著安全專業的精神,帶領團隊設計體系完備、安全可靠的防護方案,為一線的科學家們提供可靠有效的安全屏障。同時還想方設法將安全的信心傳遞給大家,為大家在科研過程中設置安全心理防線。為此,她事先將安全理念傳遞給德高望重的病毒學家,并邀請他們講授給科研人員,真正使研究人員接受安全觀念和防護知識,為他們吃下一顆定心丸。
一次實驗室突然停電,病毒極有可能因壓差消失發生亂流而泄露,引起了一定程度的恐慌。秦川沒有絲毫慌亂,她沉著冷靜地指揮科研人員不要慌亂。另一方面安排工作人員迅速搶修線路,第一時間穩住了局面,保障了實驗的安全并很快恢復實驗。之后,北京市第一時間為研究所安裝了雙路供電系統,為安全實驗提供了雙重保障。
第二個要克服的困難是突破限制動物模型研制的關卡。如何迅速研制突發傳染病的動物模型是世界性難題,它受限于三道關卡:動物普遍對SARS不敏感,這是第一道關卡;動物感染SARS后,基本無病理表現,這是第二道關卡;動物模型建立后,沒有特異、快速的檢測試劑,這是第三道關卡。這三道關卡,使動物模型這一關鍵技術成為疫情防控的瓶頸。
秦川率領團隊通過大量的針對性試驗、分析和研制,終于連續突破這三道關卡,建立了國際首個準確模擬SARS病理表現的恒河猴模型。基于模型,他們巧妙地以“科赫法則”的金標準為準繩,實驗證實了SARS是非典的真正病原,發現了SARS感染的傳播方式、感染的物種范圍、宿主免疫反應、宿主組織解剖學結構與易感性之間的關系。更為重要的科學貢獻是,她帶領團隊系統地向世人呈現了SARS感染、復制部位及規律、傳播、宿主免疫、病理和臨床癥狀的全過程。動物模型研制成功后,她領先國際9個月評價了首個疫苗,有效緩解了社會緊張局面,為疫情防控送上一顆定心丸。
疫苗和藥物的研制需要周期,無SARS特效藥物使非典臨床救治只能被動應對。面對這一窘境,秦川和團隊成員一邊做疫苗的篩選,還買來市面上能買到的所有中成藥完成了有效藥物的篩選,部分藥物進入臨床應用,為疫情防控解決了藥物應急。
功夫不負苦心人!秦川的動物模型,以及依托動物模型評價篩選的疫苗和應急藥物,為消滅非典疫情中做出了不可磨滅的貢獻,給黨和人民交上了一份滿意的答卷。
值得一提的是,秦川還憑扎實的專業基礎改寫了無數果子貍的命運。在病毒來源的尋找過程中,果子貍一度被認為是非典的元兇。當時春節即將來臨,又恰逢“兩會”召開在即,病毒肆虐嚴重影響人民群眾生命安全和社會局勢穩定,對北京地區果子貍的處理決策也迫在眉睫。那么,北京地區的果子貍是否攜帶SARS病毒?這關系到成千上萬個生命的命運。北京市相關部門就果子貍的去留問題征詢秦川團隊的看法,迫切要求她提出專業意見。為肩負的這份沉甸甸的責任,她內心百轉千回,經過對陰性樣本和陽性對照的試驗比對和科學分析,她堅持認為果子貍不是非典肆虐的元兇,堅定地在檢測報告上簽下了自己的名字。她的寶貴意見,挽救了大量果子貍的生命,避免了因為錯殺帶來的巨大經濟損失和福利倫理災難。
艱難困苦玉汝于成,抗擊非典時期的各項工作,秦川總是沖鋒在前、吃苦在先。不論是給動物接種病毒、肺組織活檢取材、穿著沉重的鉛衣拍X光片、病理解剖、處理含大量病毒的動物糞便,還是要做臨床樣本采集處理和衛生管理等工作……她把最危險的工作留給了自己,為實驗成果獲得大量第一手準確資料,也為我國建立了動物高等級生物安全實驗室保障技術和管理技術體系,為我國近16年來傳染病動物實驗的安全進行奠定了基礎。
“千淘萬漉雖辛苦,吹盡黃沙始到金”,正是憑著強韌的精神和過硬的專業素質,秦川和她的團隊擔負起了國家、民族的信任和囑托,經受住了生死關頭的檢視,圓滿完成了自己的任務,滿足了國家重大需求。
如今,那場讓人痛徹心扉的磨難已經成為過去。但對秦川來說,痛定思痛,是為了更好地鞭策未來。SARS動物模型攻關,既有經驗,也有教訓。秦川認識到,我國人類疾病易感實驗動物資源和動物模型資源的匱乏,已成為限制醫學發展和醫藥行業發展的瓶頸。尤其是在重大疾病防治工作中,缺乏動物模型會導致防控鏈條斷裂,危及人民健康和公共衛生安全。因此,她將關注的目光聚焦對人類健康威脅較大的重大疾病,將實驗動物學科應用于醫學領域,開始潛心進行疾病動物模型資源的體系化建設。
很快,秦川遇到了巨大的挑戰,這個挑戰伴隨實驗動物學科而生,并成為實驗動物學科應用于醫學領域的主要障礙。這個障礙便是:實驗動物不等于人,由于物種差異,動物和人類之間存在較大的生物學特性差別。因此,動物模型難以模擬人類疾病發生、發展的全過程,即疾病動物模型不等于臨床病人。這導致動物實驗結果難以外推至人體,使醫學實驗的重復性、穩定性和可信性低,絕大多數在動物實驗上安全有效的藥物,進入臨床試驗后會發現難以重復動物實驗結果而失敗,造成新藥研發“九死一生”的困境。這一問題導致全球醫藥研發行業投入產出比低下,長此以往必將嚴重打擊醫藥行業發展。
問題的根源是動物與人的生物學差異,秦川解決問題的方式也基于此。她率先將比較醫學應用于醫學研究,創建了以人類疾病動物模型體系和比較醫學數據庫為核心的比較醫學理論技術體系;開展了多物種動物與人類差異的比較研究、不同物種動物疾病與人類疾病差異的比較研究;完成了從遺傳、解剖、免疫、生理等基礎特征比較,到病理學以及各種疾病相關的實驗動物比較等系列技術體系的構建,有效提高了實驗動物模擬人類疾病的水平。在醫學領域,秦川引領創建了比較醫學學科。為實驗動物學開創了新的基礎研究領域,被評價為國際實驗動物學科起步至今百年歷程中的突出成就之一,使我國在實驗動物學科創新上首次走在了國際前列,并為醫學研究準確性和新藥研發成功率提升奠定了堅實的科技基礎。
秦川以比較醫學為指導,通過比較分析重大和新發傳染病的病原感染特征。她的團隊首次針對不同類型的病原建立了特征性的病原易感動物資源庫,建立了病原和動物特異的診斷試劑,具備了新發傳染病的動物模型快速反應能力。在突發疫情爆發時,有效縮短了動物模型供應周期。例如:SARS病毒動物模型研制耗費了數個月的時間,而到對抗甲流病毒時就縮短為2個月,隨后的H7N9、MERS、寨卡等幾乎都是一個月內完成研制和供應,為歷次疫情防控贏得了寶貴的時間,向國家和人民交上了一份份滿意的答卷。
通過比較醫學研究,秦川帶領的團隊針對每種疾病均建立了多物種動物模型的比較醫學分析技術體系。經過近20年的積累,她創制并積累了豐碩的實驗動物資源:通過比較動物與人的基因差異,模擬人群復雜遺傳背景差異,建立了國際最大的遺傳多樣性動物資源庫,擁有超過全球1/3的遺傳多樣性動物資源,使我國精準醫療和個性化醫療的實驗動物資源達到了國際領先水平;建立了國際第三大、亞洲第二大的基因工程大鼠資源庫,使我國研究神經系統疾病和心血管疾病的實驗動物資源走在了國際前列;建立了國際最大的傳染病動物模型資源庫;建立了國內最大的人類疾病動物模型資源庫,為醫學研究、藥物研發和中醫藥現代化評價奠定了基礎。上述資源庫的建立,使我國徹底扭轉了動物模型依賴進口的被動局面,處于國際領先地位。
目前,秦川團隊建立的系列資源通過搭建平臺和對外轉化,源源不斷流入國內外千余家機構,有力支撐了我國醫學科技和醫藥行業發展,保障了SARS疫苗、甲流疫苗、手足口病疫苗、金花清感顆粒等一項項豐碩的醫藥成果的誕生,為我國人民未來能吃上自主研發的安全、有效、經濟的原創藥物鑄就了堅實的實驗動物科技高速路。
“科學家必須居安思危,‘芯片事件’暴露出來的問題再次為我們敲響了警鐘,在實驗動物研究領域,我們也要培養我國的自主創新的能力,多出能夠解決實際問題的研究成果。”在秦川的堅持之下,她帶領的團隊始終立足實驗動物學科的基礎研究形成自己的特色體系,使我們的基礎研究和藥物研究專家擺脫低效率循環的被動局面,走上高質量研究的高速公路,為國家節約資金,延長藥學家、毒理學家、基礎學家的研究生命。基于此,她也希望有更多的科學家關注我國實驗動物學科的發展,爭取更多的支持,實現良性循環。
就像美國思想家杰佛遜說的那樣,“點燃蠟燭照亮他人者,也不會給自己帶來黑暗。”因為在專業領域的杰出貢獻,鮮花和掌聲接踵而至。秦川先后獲得多項獎勵和榮譽:2017年,榮獲首屆“全國創新爭先獎”;2018年,榮獲“全國三八紅旗手標兵”。她還先后獲得科技獎勵18項,有數不清的個人榮譽和獎狀。但她最看重的不是這些,而是在這過程當中收獲的滿滿成就感和價值感,她深信只有在把自己的追求和我國醫學發展的需求聯系在一起的時候,才會創造出奇跡,成就自己的瑰麗人生。