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自從新冠病毒于3月中旬襲擊紐約州布法羅市以來,約翰·托馬謝夫斯基(John Tomaszewski)博士每天工作16小時。雖然距離紐約的新冠流行中心有6小時車程,但布法羅及其周圍縣鎮,都出現了病例的暴發式增長。
作為“卡萊達健康”實驗室的負責人,托馬謝夫斯基一直在做新冠病毒診斷測試。盡管如此,他的工作尚不能滿足布法羅-尼亞加拉瀑布大都市區110萬人口的需要。實驗室每天的測試量增加到了300次,但理想的測試量是每天至少1000次。
美國現在每周可以進行數十萬次的新冠病毒測試,但依然嚴重不足。在沒有疫苗和有效治療方案的情況下,與新冠病毒的斗爭可能會持續數月,甚至延續到2022年。
科學家們正在競相發明新的測試方法,這些測試可以更加快捷,所使用到的設備也更少。根據美國食品藥品監管局(FDA)專員斯蒂芬·哈恩博士的說法,300多名測試開發人員正計劃向FDA提交申請,以獲得“緊急使用”授權。
其中一些測試可以像懷孕測試一樣簡單,每次測試成本不到1美元。這些升級的產品,可以將新冠病毒檢測運用到更多的急診室、緊急護理診所、醫生辦公室、藥店,甚至數百萬人的家中,無須等待幾天或幾周,幾分鐘內就能獲得結果。
如果FDA為新檢測方案開綠燈,那么,在幾個星期或幾個月之后,它們就能投入使用。即便如此,由于社會執行網絡上存在的不足,政府和制造商也需要考慮,如何提供足夠量的檢測產品。在美國,檢測短缺、檢測錯誤以及檢測過程繁瑣等問題,使得人們無法了解新冠病毒在當下的流行情況。
美國的新冠病毒檢測問題始于2月初。在此之前,美國疾控中心(CDC)推出了檢測工具包,從2月5日開始向地方和州公立實驗室發送這些工具包。但是,當它們到達實驗室的時候,其中許多出了錯,沒法用,公立實驗室不得不再等幾個星期以獲得新的工具包。
與此同時,診斷公司、私立醫院和學術醫療中心自己的測試方案也被擱置,因為它們需要得到FDA的許可;直到FDA在2月底最終批準各公司和實驗室可以進行新冠病毒診斷項目的開發,這一危機才得到緩解。
美國目前采用的檢測辦法,是用一個長棉簽刮下鼻腔深處的細胞,然后將樣本送到檢測實驗室。實驗室使用一種被稱為聚合酶鏈反應(PCR)的技術,將病毒的遺傳物質放大到可檢測水平。PCR是診斷傳染病的黃金標準,但是速度較慢:一次PCR測試,整個過程大約需要6~8小時。
擁有高科技設備的大型實驗室,可以同時自動運行多個測試,但小實驗室必須依賴手動操作。一些大型醫院才配備診斷實驗室,通常情況下,測試需要被送到外部實驗室進行。隨著病例的激增,各地實驗室都面臨測試任務的積壓。
密歇根州立大學急診醫學助理教授布雷特·埃切巴恩(Brett Etchebarne)說:“一夜之間,大量的人都需要在同一時間做檢測。”他正在開發的新冠病毒診斷方法,使用口腔拭子,并在5~7分鐘內提供測試結果。
快速檢測技術已經投入使用了一段時間,但并不是每個醫院或實驗室都有專門的機器來做。埃切巴恩的測試方案,可以在大多數醫院已有的設備上進行。埃切巴恩說,同樣的快速測試技術還可以用于排除其他呼吸道感染,如流感,并且幫助判斷患者是否需要使用抗冠狀病毒藥物,以及何時使用。
這些測試被稱為“護理點”(point-of-care)診斷,因為測試過程是在病人端進行的,比如在醫院、緊急護理中心和急診室,而不是被送到外部實驗室。它的一大優勢是操作簡單便捷,不需要特別培訓。

3月23日,醫務人員對從事公共服務的人員進行核酸測試
“護理點”(point-of-care)診斷,操作簡單便捷,不需要特別培訓。
當FDA在2月底批準實驗室開發快速檢測技術,已有兩家公司“胸有成竹”。一項測試技術來自硅谷的診斷公司賽菲(Cepheid),它能在45分鐘內提供測試結果,取樣方法是使用鼻拭子或洗鼻劑,后者可以解決棉簽短缺的問題。另一項技術來自芝加哥雅培(Abbott)實驗室,該測試使用鼻拭子,可以在5分鐘內得到陽性結果,在13分鐘內得到陰性結果。雅培測試所使用的機器,只有烤面包機大小,但它一次只能運行一項測試。
賽菲和雅培的測試方案,在3月底就獲得了FDA批準,因為在此之前,它們就已經在美國各大醫院和醫療機構擁有數千臺機器,并進行了“護理點”式的快速流感測試。不過,即便有FDA的認可和特朗普政府的推進,雅培測試產品的實際應用過程也不夠快,政府并沒有訂購足夠量的雅培測試盒發給州立公共衛生實驗室。
與此同時,像埃切巴恩做的口腔拭子測試方案,還需要進一步的檢測以確保準確和可靠;然后,還要經過FDA的評估才能投入使用。即使有FDA的授權,學院科學家開發的測試產品,通常需要外部投資才能實現商業化,用于更廣泛的人群。
為了更快、更便捷地測試病毒,一些科學家轉向基因編輯技術(CRISPR)。
兩家位于美國西海岸的公司—舊金山的猛犸生物科學公司和馬薩諸塞州劍橋的夏洛克生物科學公司,嘗試將CRISPR在發現和切割特定遺傳物質序列方面的能力,運用到快速試紙測試中。