竹鼠养殖场建设图纸(打赢“战疫”，向科学要答案、要方法)

习近平总书记强调，“人类同疾病较量最有力的武器就是科学技术，人类战胜大灾大疫离不开科学发展和技术创新”。历史和实践都充分证明，只有依靠科学技术，人类才能从根本上找到战胜疫病的有效途径和解决方案。

疫情就是命令，防控就是责任。在疫情防控大战大考面前，在任务紧迫、时间紧急的生死关头，全国科技界和广大科研工作者按照“战时状态”要求，迅速行动起来，紧密协同，心无旁骛，攻坚克难，为保障人民群众的生命安全和身体健康争分夺秒，奋勇拼搏在疫情防控科研工作第一线。

当前，打赢疫情防控人民战争、总体战、阻击战还需要付出艰苦努力。越是面对这种情况，越要坚持向科学要答案、要方法。光明网推出的“科技战疫”系列动画共八期，包括病毒中间宿主、疫苗研发、血浆疗法、干细胞治疗、单克隆抗体、药物研发等内容，从不同角度阐释战疫中科学技术的力量。

（出品：光明网科普事业部 文字：求是网、光明网 海报设计：涂子怡）

2019年，一种名为新型冠状病毒引发的肺炎疫情，打乱了人类的生活节奏。

病毒的自然宿主再次指向蝙蝠——自然界的移动病毒库。蝙蝠携带剧毒，但无法直接感染人类。可能通过中间宿主产生突变、传播并感染人类。

竹鼠、果子狸、水貂、蛇、穿山甲……？谁是中间宿主，谁是“犯罪分子”？为什么科学家不尽快研发药物、疫苗，而是要找中间宿主？

中间宿主承担着把自然宿主的病毒向人类身体细胞转移的作用，只有找到病毒的中间宿主，才是杜绝和预防病毒再次来袭的关键。

怎么找中间宿主？

筛。

锁定病毒的来源，比如新型冠状病毒的重要来源 武汉华南海鲜市场，将兜售的野生动物进行依次检测，就有可能发现中间宿主。

问。

询问第一批确诊患者发病前吃了什么？根据他们的“菜单”进行检测、排查，是否存在此类病毒。

比。

把新型冠状病毒的基因组序列和已知的病毒序列数据库进行对比，寻找其相似性。

猜。

猜测哪种野生动物身上可能含有这种病毒，再进行检测。

如果找到了，如何确定它就是中间宿主？

在目标动物身上，分离到可繁殖复制的病毒；分离出的病毒能够在动物模型上显示致病性及病理特征等；再确认该病毒在感染传播链中的位置，是通过携带病毒的动物感染人，还是已经感染病毒的动物再感染人……

然而，中间宿主可能情况多变，且具有不唯一性，科学家需要进行的研究也任重道远。我们普通人能做的，就是拒食野味。

点击观看：科技战疫系列动画①新冠肺炎中间宿主之谜 为什么一定要找到它？

看，这就是最近搅乱人们生活的新型冠状病毒，无声无息之间，已广泛“融入”人类社会，但其“融入”方式，有些“非主流”，甚至令人不齿。

这么说吧，病毒的繁殖方式就像“强盗抢劫”，对象就是宿主细胞。

病毒的基本化学组成非常简单，主要包括核酸和蛋白质。其中核酸有两种，DNA 或者RNA，携带遗传信息。新型冠状病毒的遗传物质就是RNA。

虽然病毒有繁殖所需的遗传物质，但是却不能独立完成这一过程。这就像是手握图纸，却没有工厂、工人、设备、原料。

为了生存繁殖，病毒开始了自己的“强盗”行径。

大多数病毒的“强盗”行径包括这样六个步骤：吸附、侵入、脱壳、生物合成、组装和释放。

其中，吸附是决定成功与否的关键。这就像拿着钥匙开门，需要精准匹配。研究发现，新型冠状病毒就是通过其刺突蛋白与人类细胞ACE2蛋白的相互作用实现特异性吸附。

病毒吸附细胞后，需要通过不同的方式侵入宿主细胞，包括注射式侵入、细胞内吞、膜融合等。新型冠状病毒具有包膜，可以与人体的细胞膜进行膜融合。

接着病毒核心组分核酸从蛋白质衣壳内脱壳而出，游离并进入细胞。既然已经破门而入，“强盗”开始漏出真面目。

病毒借助宿主细胞提供的原料、能量和场所合成核酸和蛋白质。在病毒进入宿主细胞到生物合成阶段，胞浆中无病毒颗粒，这段时间就是潜伏期。新型冠状病毒被认为极其狡猾，潜伏期长达14天。

“原材料”生产之后，就在细胞核或细胞质内组装成核衣壳。绝大多数DNA病毒在细胞核内组装，像新型冠状病毒这类的RNA病毒则在细胞质内组装。

等到大批量的病毒组装完成后，被感染的细胞土崩瓦解，释放出病毒颗粒，宿主细胞膜破坏，细胞迅即死亡。

从单个病毒吸附开始至所有病毒释放，称为感染周期，病毒由此完成“抢劫”，实现繁殖，还把宿主细胞杀了，人也就病了。

新型冠状病毒这类“强盗”的入侵并非不可防范，关键要做好防护措施，佩戴口罩，勤洗手，一起将其赶出人类社会。

点击观看：科技战疫系列动画②揭秘新冠病毒繁殖的“强盗逻辑”

战“疫”进行时，疫苗研发进程亦备受瞩目。近日，世卫组织总干事谭德塞在日内瓦表示，目前全球共有20多种新冠肺炎疫苗正在研发阶段。在国内，科技部批复支持的5种疫苗也在紧锣密鼓地进行中。

等等，为啥要同时研究这么多种疫苗？不同疫苗又是怎么发挥作用的？要回答这个问题，先来看看人体的免疫系统是怎样发挥作用的。

能感染人体的病毒、细菌，叫做病原体，当病原体侵入我们的身体时，免疫系统会作出一系列的反应。巨噬细胞作为侦察兵，会首先发动攻击，并召集其它细胞一起对抗病原体，战争中，作战过程和病原体的模样都会被记录在案。当病原体再次袭击身体时，记忆细胞就可以迅速识别，精准打击，快速制敌。

科学家模仿身体免疫系统的工作机制，研发了疫苗，通过把处理过的病原体，或更精准的抗原等注入人的身体，诱发免疫系统工作。常见的有5类：

第一类是灭活疫苗，又叫死疫苗，病原体已经失去活性，如流行性脑膜炎、霍乱等灭活疫苗。采用灭活病毒作疫苗，安全性好且简便，但往往免疫原性差，效果不好。

第二类是减毒活疫苗，由老弱病残版的病原体制成，如脊髓灰质炎疫苗，即我们俗称的“糖丸”。缺点是，因为它们是活的，有很大风险，不适和免疫力低下的人群。

第三类是亚单位疫苗，由病原体的核心部分抗原制作而成，副作用较小。如乙肝疫苗、百日咳疫苗等。

第四类是类毒素疫苗，是做了降毒处理的细菌毒素，主要对抗细菌性疾病。如破伤风疫苗、白喉疫苗。

近年来，随着分子生物等技术的进步，基因工程疫苗如重组蛋白疫苗、mRNA疫苗、核酸疫苗等新型疫苗不断问世。科学家通过全基因测序技术，得到病毒的全场基因序列，安全性很高，但不稳定，在递送至细胞的过程中容易降解，其引起的免疫应答可能并所非期待的。如现在大家熟知的HPV疫苗就是重组疫苗。但不管是DNA疫苗还是mRNA疫苗，进入细胞都不容易，且需要合适的佐剂。

各类疫苗各具特点、各有优劣。当下，科学家们都在快马加鞭，最终目标都是要开发出有效性、安全性符合要求的新冠疫苗产品。

但疫苗的研发是一项系统工程，从实验室样品到上市，中间须历经疫苗试样制备、动物实验、临床前生产工艺研发、临床试验、有效性及安全性评价等诸多环节。

疫苗急不来，也急不得。理解了疫苗的作用原理，你就知道，提高个人免疫力就是当下我们能做的最好防护。

点击观看：科技战疫系列动画③疫苗研发为何要“兵分多路”作战？

血浆用于治疗新冠肺炎？是的，在缺乏特效药和疫苗的前提下，新冠肺炎康复者恢复期血浆疗法作为一种探索性尝试，已经取得比较好的效果。

其实血浆疗法用于治疗传染病已有一百多年历史，近二十年，这一经典疗法在SARS、埃博拉和MERS等新发突发传染病的治疗中都取得一定疗效。

那什么是血浆疗法？它又是如何在治疗新冠肺炎中奏效的呢？人体感染病毒后，自身免疫系统会产生抗体来抵抗病原。抗原是身体里做坏事的不法分子，可诱发免疫反应。而抗体是免疫系统经抗原刺激后，造出来的一种高性能、多用途的厉害武器。抗体一旦产生，就可以迅速识别和清除病毒。

在将病毒消灭以后，血浆中的抗体会继续存活一段时间，巩固胜利成果。其中最具治疗价值的IgG抗体（抗体中分子量最小的一种）通常会持续存在8-12周或者更长时间。将康复者恢复期的血浆抗体输入患者体内，降低患者体内病毒含量，从而达到治疗预期，就叫血浆疗法，也叫被动免疫。

步骤如下：

第一步，利用全自动单采血浆机，采集血浆；

第二步，血浆要进行核酸检测，确认不含病毒；

第三步，经过5种消化系统病原、5种血源性病原（艾滋 梅毒 甲肝 乙肝 丙肝）和22种呼吸系统病原检测，确保血浆安全；

第四步，通过病毒灭活工艺做最后把关；

第五步，检测含有有效的中和抗体后输入患者体内。

康复者血浆主要用于病情进展较快、重症、危重症新冠肺炎患者。一名重症患者的使用量在100~200ml，一个捐献者捐献200~400ml血浆平均可用于2-3位重症患者。

任何治疗都有一定的风险，因为输入的是别人的血浆，存在过敏和其他不确定因素，但在重症患者的救治上，血浆疗法是一个必要的选择，它的风险远远小于获益。

点击观看：科技战疫系列动画④“古老”的血浆疗法能否“出奇制胜”？

人类同疾病较量最有力的武器就是科学技术。

自新冠疫情发生以来，我国的科研攻关组专门设立了疫苗研发专班，沿着五条技术路线稳步推进疫苗攻关工作。

疫苗的作用原理，是通过模拟感染提高人体对入侵病毒的免疫力。道理简单，诞生却不容易。

一支疫苗的诞生，最少要经过四个阶段：

第一步，从患者身体中提取病毒样本。

第二步，分离病毒，制成疫苗。

这一步，传统疫苗是挑选最合适的病毒经过灭活、减毒等处理制成疫苗；而核酸和病毒载体类疫苗则通过对病毒基因测序，找到关键靶点，将蛋白或它的某一部分制成候选疫苗。

第三步，动物实验，又分为两步，首先为试验动物注射疫苗并进行观察、抽血检测，评估疫苗的安全性和有效性；过关后，还要做动物保护试验，用活病毒攻击注射了疫苗的动物，并观察这些动物是否会被感染。

第四步，在确保工艺可控、质量稳定及安全有效后，可向国家药品监督管理部门申请开展临床试验。

临床试验总共三期，一期主要考察疫苗在人体里的安全性，一般受试者几十至百例；二期考察有效性，检测疫苗能否刺激白细胞产生抗体，受试者在几百到上千例；三期采用的随机、盲法、安慰剂对照设计，在更大的人群中全面评估有效性和安全性。

完成上述四个阶段，疫苗才可以申请生产许可证，经过国家审批、批量生产、抽样检查等程序才能正式生产上市。

在这场与新冠病毒的赛跑中，科研人员开足马力，五条技术路线稳步推进，目前，多种疫苗的研究已经进展到动物实验阶段，部分疫苗有望在4月进入临床研究或应急使用。

点击观看：科技战疫系列动画⑤一支疫苗诞生要闯几道关？

在新冠肺炎临床一线的救治中，科研攻关组运用了很多先进治疗方式，带有“修复”“更新”等光环的干细胞治疗就是其中一种。

干细胞是一类具有自我复制和分化能力的多潜能细胞，在一定条件下，干细胞能够多向分化为组织细胞，替代衰老死亡的细胞。此外，还能够分泌生长因子、细胞因子，调节提升机体的整体活力，例如促进血管生成及细胞增殖分化、抑制炎症反应等。

干细胞治疗传染病及并发症在临床上早有应用。如在H7N9禽流感治疗中，就取得了不错效果。

在新冠肺炎患者的救治中，科学家发现，真正导致患者病情恶化甚至死亡的原因，是病毒感染过度激活人体免疫系统，即引发“炎症风暴”，导致肺部出现炎性组织损伤，肺部的气体交换功能受损。重症患者还有可能出现呼吸衰竭的状况，患上呼吸窘迫综合征。

干细胞具有的更新、分化、修复、再生等特点，使其在修复新冠肺炎患者的肺损伤方面，被寄予厚望。

其实，每个人体内都保留着一定数量的干细胞。对抗急性肺炎，主要依赖的就是一种名为支气管基底层细胞的肺干细胞。当肺部出现大规模损伤时，支气管基底层细胞便会向受损的肺泡部位迁移，筑成一道“屏障”，一方面阻挡免疫炎症细胞的攻击，另一方面也会逐渐分化形成新的肺泡。

科学家希望通过外源补充肺干细胞的方式保护和修复肺部。

现阶段，用于治疗新冠肺炎研究的干细胞主要包括3类：间充质干细胞、肺干细胞和胚胎干细胞。

肺干细胞可直接定向分化成肺脏功能细胞，而胚胎干细胞也可通过相应的诱导方式达到上述目的。间充质干细胞虽不能诱导形成肺功能细胞，但可通过分泌若干免疫调节因子发挥潜在效用。

三者在临床中总体可归结为控制炎症、修复受损两方面作用。

先进的干细胞技术为人类攻克新冠肺炎创造了一种选择，但还需要一定时间进行严格的研究和评估，只有证实其安全有效后，才能真正广泛用于抗疫前线。

点击观看：科技战疫系列动画⑥干细胞如何启动“修复技能包”？

人类同疾病较量最有力的武器就是科学技术，最终战胜疫情，关键要靠科技。在临床一线的救治中，运用了很多先进治疗方式，单克隆抗体便是其中一种。那么，什么是单克隆抗体呢？首先，需要先了解一下抗体。

抗体是机体的免疫系统在抗原刺激下，由B淋巴细胞分化成的浆细胞所产生的、可与相应抗原发生特异性结合反应的免疫球蛋白。然而，每个B淋巴细胞株只能产生一种专有的、针对一种特异性抗原决定簇的单克隆抗体。

比如，新冠病毒就是抗原，可以刺激人体免疫系统产生多种特异性抗体。这些特异性抗体都是“一根筋”，可以攻击特定靶点，就像是具有精确制导功能，可以对病毒等病原体进行定点清除，所以也被称为“生物导弹”。

1890年人类第一次利用血清注射治疗疾病获得成功，后来研究发现其有效成分为抗体，1986年美国食品药品监督管理局批准第一个治疗性单克隆抗体药物。在这项技术的发展历程中，单克隆抗体药物的来源经历了鼠源性、嵌合、人源化和全人源单克隆抗体四个阶段，安全性逐步提升。

对于新型肺炎的治疗，可以利用最新技术，实现对恢复期病人血液中少量有中和作用、特异性的记忆B细胞进行抗体基因克隆后，获得单克隆抗体。这种有中和抗体功能的单克隆抗体，完全是人源的，可以在临床上用于感染患者的救治。最重要的是，单克隆抗体理论上是可以充足供应的，不受原料来源限制，容易实现规模化生产，能够满足大量患者的治疗需求。

比如，纳入新冠肺炎诊疗方案第七版的托珠单抗，虽然是一种“老药”，但是对诱发炎症因子风暴的白介素6有特异性阻断作用，治疗危重症患者的效果明显。期待有更多单克隆抗体药物可以成为科学战疫的“杀手锏”。

点击观看：科技战疫系列动画⑦单克隆抗体如何“精确制导”清除病毒？

战胜新冠病毒，关键要靠科学技术。快速研发或找到对抗新冠肺炎的特效药，正是当下众之所望。

但新药研发是一项投入大、耗时长，而且对科研技术具有极大挑战的工程，从研发到上市，一般要经过药物发现、临床前研究、临床试验和上市后应用研究四个阶段。

药物发现是新药研发的开始，具有浓厚的科研探索性质。首先要明确药物的作用靶点，有的放矢。接着要找到能够对靶点起作用的武器，也就是候选化合物，试验有效的，就会被制成候选药物。之后还要在蛋白、细胞、组织等非生命体上进行一系列体外实验。

药物临床前研究阶段，试验将转到动物的体内进行，确定药物的安全性，是最为复杂的环节，同时也是承上启下的关键阶段。

第三步，临床试验将在人体中进行，分为三期，主要评估药物的安全性、药效和给药量等。Ⅰ期临床试验对象为健康志愿者，观察人体对于新药的耐受程度和药代动力学；Ⅱ期初步评价药物对目标适应证患者的治疗作用和安全性；Ⅲ期是治疗作用确证阶段，评价利益与风险关。

药物经审批上市后，还需要做上市后应用研究，即第4期临床试验，考察在广泛使用条件下药物的疗效和不良反应，改进给药剂量等。

四个阶段下来，新药研发妥妥一场马拉松。根据美国药品研究和制造商协会的研究，实验室发现5000~10000种候选药物，只有250种可以进入临床前研究阶段，其中只有5种可以进入到后续的临床试验，最终只有1种能够被美国食品药品监督管理局批准上市。

相比之下，“老药新用”是当下相对快速的一种研发策略。老药的安全性、耐受性等都已得到比较充分的研究，我们需要研究的主要是它们抗新冠肺炎的疗效，所以大大缩短了研发周期。

当前，新冠肺炎的药物研发，我国已经开启了所有的绿色通道，各种各样的行政环节全部在向治疗救治病人开放，但正如周琪院士所言，科学的事情含糊不得，科学不能降低标准，无论是老药还是新药，确保药物的安全性和有效性没有捷径可走。

点击观看：科技战疫系列动画⑧药物研发“马拉松”有没有捷径？