来源: 发布时间:2019-07-26
——记首届“全国创新争先奖”获得者、中国实验动物学会理事长秦川
□ 祝传海 特约通信员 刘江宁
2003年,非典突然来袭,国家处于危难,面对未知的烈性病原和疫情的高死亡率,人民陷入恐慌之中。
中共中央政治局和国务院召开紧急会议,专门听取有关部门关于非典型肺炎防治工作的汇报,并对疫情防控工作进行研究和部署。在会上,时任国家领导人曾焦急的问道:“秦川的猴子发烧了没有?”
秦川是谁?
猴子发烧跟非典疫情防控有什么关系?
很多人不禁会问。
事实上,在奋战在抗击非典一线的间隙,筋疲力尽的秦川瘫坐在地上时,精神恍惚的瞬间,也曾偶尔冒出这样的念头:我是谁?我为什么在这里?
但恍惚只在一瞬间,身上肩负责任感和使命感从来不会让她有太多的时间去做无谓的事。保持清醒,驭马奔前川才是她的生活常态。
秦川其人
——兵马未动,粮草先行
秦川来自中国医学科学院,是一位实验动物学领域的科技工作者。她的母亲是一位医生,由于耳濡目染母亲救死扶伤的经历,她从小就立志学医,从医学院校毕业后进入中国医学科学院医学实验动物研究所,开始从事医学科研工作。在SARS动物模型攻关之前,她已经在实验动物学领域耕耘了18个年头。她也是我国培养的第一代实验动物科技人才。
1985年,秦川进入实验动物行业工作时,我们国家的实验动物工作刚起步,百废待兴。
实验动物学科是一门为科学研究提供实验动物和动物实验技术过程中形成的新兴交叉学科,实验动物是代替人类用于生命科学和医学研究、阐明健康和疾病规律、研究药物有效性和安全性的科技工具。从条件发射规律的发现到大脑半球分工原理,从遗传物质的发现到基因打靶,从抗原抗体反应发现到疫苗研制,近百年来人类每一次认识生命、战胜顽疾,都离不开实验动物在幕后的默默奉献。在生命科学、医学、药学、食品、农业、环境、航空航天、甚至军事等领域,均需要实验动物学科提供活的生物材料和技术。因此,实验动物学科也被誉为“生命科学大厦的地基”“人类战胜疾病的试金石”,是国家科技体系不可或缺的“支柱”,是“埋在地下使树枝产生果实的树根。”
由于实验动物学科是生物医药等领域科技创新和行业发展的基础,在美国、日本、欧洲等发达国家和地区,实验动物学被列入战略优先学科,美国国会每年投入数十亿美元的稳定经费,建立了36个国家实验动物资源中心,创建或培育了领先全球的、丰富的实验动物资源。例如在基因研究领域,美国、欧洲等国家和地区启动了小鼠全部基因敲除计划,研制了小鼠全部基因组2万余个基因分别敲除的小鼠资源库;仅非人灵长类动物领域便建立了8个国家资源中心,上述资源有力支撑了美国的生命科学和医学研究,使其在生物医药领域处于全球遥遥领先地位。
相较于欧美日等发达国家,我国的实验动物学科起步较晚。时值改革开放伊始,科学迎来发展的春天。当大批海外科学家回国,准备在生命科学和医药领域施展手脚时,却发现巧妇难为无米之炊:国内仅有寥寥数种实验动物资源,且实验动物质量缺乏严格控制。没有金刚钻就揽不了瓷器活儿。在回国科学家的呼吁下,我国实验动物学科从零开始起步,而中国医学科学院在科学家的呼吁和原卫生部、科技部的支持下,建立了我国第一个实验动物学研究所。
秦川就是在中国医学科学院医学实验动物研究所成立不久入所工作的。期间,她曾到日本留学,学习实验动物病理诊断理论技术,并亲眼看到和体会到了日本实验动物学科的先进,“到国外一看,仅小鼠就有3000多种,具有不同生物学特性的动物用于不同的实验研究。”落后催人奋进,一向不服输的她萌发了推动我国实验动物研究追赶发达国家的动力和责任感。
回国后,面对国内实验动物学科相对落后,前辈们从零开始搭建学科体系的现状,她没有抱怨、没有等待,更没有到国外寻求更好的专业发展条件,而是钻进医学实验动物研究所狭小的实验室里,没白天没黑夜地进行科研探索。她想要尽快将从国外带回的先进技术理念与国内庞大的科研需求相结合,用实实在在的成绩扭转实验动物学科的落后地位。
“既然动物模型研制原创能力不足和实验动物资源总量匮乏会让中国在创新和转化上永远落后于人。那么,实验动物学科的使命就不能为了发论文而做研究,而是要面向国家疾病防控的需要,面向国家科技兴国战略的需要,面向科学研究的需求。”在这一想法的促使之下,秦川的研究始终立足实际需求。很快,她敏锐地发现随着人口老龄化、老年慢性病,尤其是老年痴呆症将会成为未来人类健康的焦点。当时,我国作为全球该病症增速最快的国家,对该病的研究还未启动,而她则利用转基因技术建立了国内第一个老年痴呆症小鼠模型,前瞻性地为该病的科学研究做好了资源铺垫。同时,对动物模型的初探也为她之后在相关领域的积累和突破打下了坚实的基础。
时至今日,每每回忆起刚刚起步的那段时期,秦川还在为自己的准确判断和定位感到庆幸。“实验动物资源研究要有前瞻性,要领先于医学研究,才能及时满足疾病防治研究需求。这就要求实验动物科技工作者不但要有潜心做资源建设的钉子精神,还要有战略眼光,能切准科技发展的脉搏。”兵马未动,粮草先行。心向国需,注定了秦川要在实验动物研究领域御风而行。
秦川其事
——国之危难方显国之重器
谈秦川的科研生涯,注定绕不开那场让国人难忘的非典疫情。
2003年,非典疫情突然袭来,面对肆虐的疫情,国家紧急部署了防治非典工作。然而,没有动物模型就无法确定病原,无法追溯病毒来源,就没有疫苗和药物,无法保障国家和人民安全。国需即是我需,就这样,秦川的研究方向从神经科学领域瞬时转舵,转向了传染病领域。箭在弦上不得不发,情况的危急没办法让秦川犹豫彷徨。她转身就投入到这场从零开始的战斗中。
中国医学科学院医学实验动物研究所是当时全国唯一有动物P3实验室的机构,秦川正是实验室说明书的翻译者。临危受命,她带领团队承担了“评价疫苗”的重要任务。由于SARS是烈性传染病,所以实验必须要在完全密封、室内处于负压状态、病原体不会外泄的生物安全三级实验室里进行。她深知实验的紧急和危险程度,顾不上即将中考的儿子,匆匆写下了与家人的告别书,带领团队开始了连续作战。
在负压的动物生物安全三级实验室内,她带领团队进行非典致病原SARS的动物模型紧急攻关,穿着厚重的防护服挥汗如雨不算什么,持续6个小时不吃不喝不算什么,但中途不能上厕所、呼吸困难是对他们肉体最大的折磨。而国家对他们的紧迫需求则带来了巨大的精神压力,此时,他们早已忽视了对SARS这种未知的烈性病原体的恐惧,早已忽视了生命危险,早已忽视了自己的家庭责任。
第一个要克服的困难是缺乏实验室安全措施。在动物生物安全三级实验室内,秦川本着安全专业的精神,带领团队设计体系完备、安全可靠的防护方案,为一线的科学家们提供可靠有效的安全屏障。同时还想方设法将安全的信心传递给大家,为大家在科研过程中设置安全心理防线。为此,她事先将安全理念传递给德高望重的病毒学家,并邀请他们讲授给科研人员,真正使研究人员接受安全观念和防护知识,为他们吃下一颗定心丸。
一次实验室突然停电,病毒极有可能因压差消失发生乱流而泄露,引起了一定程度的恐慌。秦川没有丝毫慌乱,她沉着冷静地指挥科研人员不要慌乱。另一方面安排工作人员迅速抢修线路,第一时间稳住了局面,保障了实验的安全并很快恢复实验。之后,北京市第一时间为研究所安装了双路供电系统,为安全实验提供了双重保障。
第二个要克服的困难是突破限制动物模型研制的关卡。如何迅速研制突发传染病的动物模型是世界性难题,它受限于三道关卡:动物普遍对SARS不敏感,这是第一道关卡;动物感染SARS后,基本无病理表现,这是第二道关卡;动物模型建立后,没有特异、快速的检测试剂,这是第三道关卡。这三道关卡,使动物模型这一关键技术成为疫情防控的瓶颈。
秦川率领团队通过大量的针对性试验、分析和研制,终于连续突破这三道关卡,建立了国际首个准确模拟SARS病理表现的恒河猴模型。基于模型,他们巧妙地以“科赫法则”的金标准为准绳,实验证实了SARS是非典的真正病原,发现了SARS感染的传播方式、感染的物种范围、宿主免疫反应、宿主组织解剖学结构与易感性之间的关系。更为重要的科学贡献是,她带领团队系统地向世人呈现了SARS感染、复制部位及规律、传播、宿主免疫、病理和临床症状的全过程。动物模型研制成功后,她领先国际9个月评价了首个疫苗,有效缓解了社会紧张局面,为疫情防控送上一颗定心丸。
疫苗和药物的研制需要周期,无SARS特效药物使非典临床救治只能被动应对。面对这一窘境,秦川和团队成员一边做疫苗的筛选,还买来市面上能买到的所有中成药完成了有效药物的筛选,部分药物进入临床应用,为疫情防控解决了药物应急。
功夫不负苦心人!秦川的动物模型,以及依托动物模型评价筛选的疫苗和应急药物,为消灭非典疫情中做出了不可磨灭的贡献,给党和人民交上了一份满意的答卷。
值得一提的是,秦川还凭扎实的专业基础改写了无数果子狸的命运。在病毒来源的寻找过程中,果子狸一度被认为是非典的元凶。当时春节即将来临,又恰逢“两会”召开在即,病毒肆虐严重影响人民群众生命安全和社会局势稳定,对北京地区果子狸的处理决策也迫在眉睫。那么,北京地区的果子狸是否携带SARS病毒?这关系到成千上万个生命的命运。北京市相关部门就果子狸的去留问题征询秦川团队的看法,迫切要求她提出专业意见。为肩负的这份沉甸甸的责任,她内心百转千回,经过对阴性样本和阳性对照的试验比对和科学分析,她坚持认为果子狸不是非典肆虐的元凶,坚定地在检测报告上签下了自己的名字。她的宝贵意见,挽救了大量果子狸的生命,避免了因为错杀带来的巨大经济损失和福利伦理灾难。
艰难困苦玉汝于成,抗击非典时期的各项工作,秦川总是冲锋在前、吃苦在先。不论是给动物接种病毒、肺组织活检取材、穿着沉重的铅衣拍X光片、病理解剖、处理含大量病毒的动物粪便,还是要做临床样本采集处理和卫生管理等工作她把最危险的工作留给了自己,为实验成果获得大量第一手准确资料,也为我国建立了动物高等级生物安全实验室保障技术和管理技术体系,为我国近16年来传染病动物实验的安全进行奠定了基础。
“千淘万漉虽辛苦,吹尽黄沙始到金”,正是凭着强韧的精神和过硬的专业素质,秦川和她的团队担负起了国家、民族的信任和嘱托,经受住了生死关头的检视,圆满完成了自己的任务,满足了国家重大需求。
秦川其思
——脚踏实地与仰望星空
如今,那场让人痛彻心扉的磨难已经成为过去。但对秦川来说,痛定思痛,是为了更好地鞭策未来。SARS动物模型攻关,既有经验,也有教训。秦川认识到,我国人类疾病易感实验动物资源和动物模型资源的匮乏,已成为限制医学发展和医药行业发展的瓶颈。尤其是在重大疾病防治工作中,缺乏动物模型会导致防控链条断裂,危及人民健康和公共卫生安全。因此,她将关注的目光聚焦对人类健康威胁较大的重大疾病,将实验动物学科应用于医学领域,开始潜心进行疾病动物模型资源的体系化建设。
很快,秦川遇到了巨大的挑战,这个挑战伴随实验动物学科而生,并成为实验动物学科应用于医学领域的主要障碍。这个障碍便是:实验动物不等于人,由于物种差异,动物和人类之间存在较大的生物学特性差别。因此,动物模型难以模拟人类疾病发生、发展的全过程,即疾病动物模型不等于临床病人。这导致动物实验结果难以外推至人体,使医学实验的重复性、稳定性和可信性低,绝大多数在动物实验上安全有效的药物,进入临床试验后会发现难以重复动物实验结果而失败,造成新药研发“九死一生”的困境。这一问题导致全球医药研发行业投入产出比低下,长此以往必将严重打击医药行业发展。
问题的根源是动物与人的生物学差异,秦川解决问题的方式也基于此。她率先将比较医学应用于医学研究,创建了以人类疾病动物模型体系和比较医学数据库为核心的比较医学理论技术体系;开展了多物种动物与人类差异的比较研究、不同物种动物疾病与人类疾病差异的比较研究;完成了从遗传、解剖、免疫、生理等基础特征比较,到病理学以及各种疾病相关的实验动物比较等系列技术体系的构建,有效提高了实验动物模拟人类疾病的水平。在医学领域,秦川引领创建了比较医学学科。为实验动物学开创了新的基础研究领域,被评价为国际实验动物学科起步至今百年历程中的突出成就之一,使我国在实验动物学科创新上首次走在了国际前列,并为医学研究准确性和新药研发成功率提升奠定了坚实的科技基础。
秦川以比较医学为指导,通过比较分析重大和新发传染病的病原感染特征。她的团队首次针对不同类型的病原建立了特征性的病原易感动物资源库,建立了病原和动物特异的诊断试剂,具备了新发传染病的动物模型快速反应能力。在突发疫情爆发时,有效缩短了动物模型供应周期。例如:SARS病毒动物模型研制耗费了数个月的时间,而到对抗甲流病毒时就缩短为2个月,随后的H7N9、MERS、寨卡等几乎都是一个月内完成研制和供应,为历次疫情防控赢得了宝贵的时间,向国家和人民交上了一份份满意的答卷。
通过比较医学研究,秦川带领的团队针对每种疾病均建立了多物种动物模型的比较医学分析技术体系。经过近20年的积累,她创制并积累了丰硕的实验动物资源:通过比较动物与人的基因差异,模拟人群复杂遗传背景差异,建立了国际最大的遗传多样性动物资源库,拥有超过全球1/3的遗传多样性动物资源,使我国精准医疗和个性化医疗的实验动物资源达到了国际领先水平;建立了国际第三大、亚洲第二大的基因工程大鼠资源库,使我国研究神经系统疾病和心血管疾病的实验动物资源走在了国际前列;建立了国际最大的传染病动物模型资源库;建立了国内最大的人类疾病动物模型资源库,为医学研究、药物研发和中医药现代化评价奠定了基础。上述资源库的建立,使我国彻底扭转了动物模型依赖进口的被动局面,处于国际领先地位。
目前,秦川团队建立的系列资源通过搭建平台和对外转化,源源不断流入国内外千余家机构,有力支撑了我国医学科技和医药行业发展,保障了SARS疫苗、甲流疫苗、手足口病疫苗、金花清感颗粒等一项项丰硕的医药成果的诞生,为我国人民未来能吃上自主研发的安全、有效、经济的原创药物铸就了坚实的实验动物科技高速路。
“科学家必须居安思危,‘芯片事件’暴露出来的问题再次为我们敲响了警钟,在实验动物研究领域,我们也要培养我国的自主创新的能力,多出能够解决实际问题的研究成果。”在秦川的坚持之下,她带领的团队始终立足实验动物学科的基础研究形成自己的特色体系,使我们的基础研究和药物研究专家摆脱低效率循环的被动局面,走上高质量研究的高速公路,为国家节约资金,延长药学家、毒理学家、基础学家的研究生命。基于此,她也希望有更多的科学家关注我国实验动物学科的发展,争取更多的支持,实现良性循环。
就像美国思想家杰佛逊说的那样,“点燃蜡烛照亮他人者,也不会给自己带来黑暗。”因为在专业领域的杰出贡献,鲜花和掌声接踵而至。秦川先后获得多项奖励和荣誉:2017年,荣获首届“全国创新争先奖”;2018年,荣获“全国三八红旗手标兵”。她还先后获得科技奖励18项,有数不清的个人荣誉和奖状。但她最看重的不是这些,而是在这过程当中收获的满满成就感和价值感,她深信只有在把自己的追求和我国医学发展的需求联系在一起的时候,才会创造出奇迹,成就自己的瑰丽人生。