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从武汉到北京“火眼”实验室为突发公共卫生事

更新时间:2020-07-07 13:38点击:

  高3.5米、占地70多平方米的白色气膜舱是华大基因工作人员姜博的工作场所。

  10多天前,在北京大兴体育中心,16个气膜舱几乎是“拔地而起”,迅速成为北京市核酸检测的重要补充。

  临时搭建在北京大兴体育中心的这16个气膜舱成为北京首座可移动充气式二级生物安全实验室,16个气膜舱持续运行,可实现日检测量单管10万份。

  舱里的核酸自动提取设备、核酸扩增设备、pcr检测仪器等仪器昼夜不停地运转。核酸采样点采集的咽拭子标本不断地送往这里,经过气膜舱里仪器的检验,最终得出核酸阴性或阳性的结果,助力北京疫情精准防控。

  这个被叫做“火眼”实验室的气膜舱实验室,赋予了检验人员对战胜疫情的信心——“火眼金睛揪出病毒”。

  姜博是华大基因的子公司华大生物科技(武汉)有限公司的工作人员。这个刚大学毕业的95后从年初武汉疫情爆发至今,一直在抗疫一线,分别在武汉“火眼”实验室、哈尔滨“火眼”实验室工作过。

  “火眼”实验室第一次出现,是在今年2月,武汉疫情爆发初期。当时,武汉核酸检测能力不足,大量疑似病例无法确诊。为了加快并扩大核酸检测,武汉市政府与华大基因等机构联合共建了“火眼”实验室,并于2月5日在武汉正式启动试运行,每天能够检测万人份的样本。

  姜博说,武汉的“火眼”实验室是在原来实验室的基础上进行装修改造,并迅速投入使用,极大解决了当时武汉核酸检测能力不足的问题。

  4月初,哈尔滨因境外不断输入确诊病例,面临巨大的防疫压力。吸取了武汉抗疫的经验,哈尔滨将关口前移,做好核酸检测成为防疫关键一步。

  气膜版“火眼”实验室在哈尔滨应运而生,6个气膜舱矗立在哈尔滨新区平房片区。这是气膜版“火眼”实验室的首次亮相,也是成为全球首个气膜版“火眼”实验室。6个气膜舱每天的检测量可达1万人。

  在姜博眼中,北京大兴的“火眼”和哈尔滨的“火眼”相比,最大的区别就是“更大了”。

  “快速搭建、可移动、自动化是气膜版火眼实验室最突出的优点。”刘心是华大基因北区首席代表,他对“火眼”实验室的建造了如指掌。“单个气膜舱充满气只需要50分钟,我们对舱内将实验所需的各个环节都进行了模块化的设计,实验室所需的各类设备可以直接组装、调试。”

  “火眼”实验室的建造,就像摆积木一样,将已经模块化的材料、仪器进行组装调试,很快便可投入使用。刘心说,北京大兴气膜版“火眼”实验室,不到3天时间基本完成气膜舱搭建、设备安装调试工作。

  最初,大兴“火眼”实验室的检测能力为日检测量单管3万份,6月28日,实验室再次升级改造,将原来的9个气膜舱,扩增为16个气膜舱,其日检测能力也提高至单管10万份。

  刘心说:“实验室通过气膜这种方式来搭建,能够实现快速响应。但其整体的实验室功能又和传统的实验室是一致的,是一个可移动、自动化、大通量的核酸检测实验室。”

  北京大兴“火眼”实验室分为4大功能区,分别为样本处理区、试剂准备区、核酸提取区和扩增区。核酸采样的咽拭子标本到达“火眼”实验室后,将先经过灭活,后转移至96孔板上,在机器中进行核酸提取后,最后被转送至扩增区进行核酸扩增和检测。完成这一整套程序需要四个气膜舱同时工作。根据工作中的实际需要,16个气膜舱可随时调节其功能属性。

  姜博就负责样本处理的其中环节。经过灭活后的样本需经过他的双手,转移至96孔板上。而人工的速度毕竟不如机器,为了能更好的提高核酸检测效率,火眼实验室里自动化设备起到重要作用。

  石太平是哈尔滨“火眼”实验室主任、也是北京大兴“火眼”实验室主任。他说,“火眼”实验室能够保持超高通量的检测能力运行,先进的工具和设备起到了关键性的作用。“在最影响整体检测效率的核酸提取环节,“火眼”实验室装备了高通量自动化病毒核酸提取设备,一人可同时操作三台,相比人工提取有50倍的通量提升。”

  与其他实验室不同的是,北京大兴“火眼”实验室中,有最新自主研发的国产自动化样本分装转板仪。石太平介绍说,这一设备具备自动化开盖和关盖,条码信息录入、从样本管分装转入96孔板等功能,该系统将大量零碎的人工操作流程进行自动化整合,且整机配备了负压过滤系统,有效避免气溶胶污染。这也是该设备的首次公开亮相。

  自主创新不止体现在设备中。由于存在大量咽拭子标本,气膜舱内属于污染区。 在实验室的设计中,为了保证实验室区域空气排出后的清洁,实验室通过新风系统和高效过滤系统的创新性设计,对每个功能区的进出风进行过滤管理,确保了各个功能空间相互独立,同时保障实验室向外排放的洁净度,以符合临床基因扩增检验实验室及病毒检测实验室生物安全等相关标准和指南。

  实验室、宿舍,成为姜博每天的两点一线日北京大兴“火眼”实验室正式投入使用后,姜博就以每天工作18个小时的节奏坚守在一线。

  大学毕业还没到一年,他就已经在抗疫前线工作了近半年的时间,姜博说,所有的工作压力都集中于对核酸检测的大量需求。“几个月像过了十几年的感觉。”

  实验室施行三班倒的制度,姜博负责夜班工作,即使很累,他仍旧每天早早来到实验室开始了解样本情况,下了夜班之后,仍在实验室停留多时确保工作万无一失。同事们也都是这样的工作节奏,姜博说有时候他看到同事吃着饭就睡着了,“确实太累了。”

  此前,北京市新型冠状病毒肺炎疫情防控工作新闻发布会公布的信息显示,6月11日北京市日核酸检测检测量为4万份。随着火眼的加入,北京核酸检测能力急速提升。

  华大基因国内“火眼”实验室总指挥朱师达曾表示,对于突发性重大公共卫生事件,“火眼”能在短时间内搭建完成,迅速提升当地高通量新冠病毒核酸检测能力。

  石太平说:“气膜舱的出现是处理大型公共卫生事件的应急解决方案,气膜舱整体就是一个创新的集合,是一个标准化、通量化、流程化的集成系统。”

  从7月2日开始,华大基因为军人、警察、医护人员、教师、伤残人士、军烈属等六大群体,提供总量为10万人份的免费核酸检测。此外,除北京、武汉、哈尔滨,气膜舱”火眼”实验室也在深圳、天津等全国13个主要城市落地。

  但“火眼”的用途远不止核酸检测。朱师达说,在疫情平稳后,“火眼”实验室还将会在生育健康、传染感染疾病、肿瘤等方面的大规模人群检测上继续发挥优势,也可成为各地医疗卫生体系改造升级中的“标配”,也是改善民生健康,促进生命科学的研究以及发展生命健康产业重要的“公共卫生新基建”。


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