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同濟(jì)大學(xué)上海自主智能無(wú)人系統(tǒng)科學(xué)中心新冠肺炎疫情防控科研攻關(guān)NCP-GIS團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新冠肺炎疫情地理信息系統(tǒng)（Tongji NCP-GIS）。 

天津大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院黃金海教授和葉升教授團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)臨床實(shí)踐所需，制定了病毒、抗體快速診斷以及生物防治制劑的研發(fā)方案。團(tuán)隊(duì)迅速制備獲得新型冠狀病毒高純度蛋白，并與北京華科泰生物技術(shù)股份有限公司聯(lián)合完成免疫熒光層析試紙條檢測(cè)病毒抗原靈敏性、交叉性等實(shí)驗(yàn)，成功研發(fā)出新型冠狀病毒抗原熒光免疫層析快速檢測(cè)試劑盒。與目前臨床使用的檢測(cè)試劑盒相比，新型試劑盒最大的優(yōu)勢(shì)是“快”，可在15分鐘內(nèi)檢測(cè)出是否為新型冠狀病毒，極大地縮短了檢測(cè)時(shí)間；同時(shí)該試劑盒具有高靈敏度，病毒蛋白檢測(cè)達(dá)到pg級(jí)，為病毒感染的早期篩查提供了簡(jiǎn)便靈敏的手段。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，新型試劑盒檢測(cè)限、靈敏度、線性系數(shù)等性能指標(biāo)均滿足對(duì)病毒抗原檢測(cè)的有效性要求。新型試劑盒正在加緊臨床驗(yàn)證，在獲得相關(guān)部門檢驗(yàn)審批后有望用于疫情的快速檢測(cè)和早期診斷，縮短疑似病例的篩查時(shí)間，助力新冠病毒疫情的防控。天津大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)正在加緊進(jìn)行新型冠狀病毒早期感染抗體檢測(cè)、新型生物防治制劑的研發(fā)工作，目前進(jìn)展順利，有望近期取得可用性成果。

該研究通過(guò)生物學(xué)分析發(fā)現(xiàn)武漢新型冠狀病毒的刺突（S）蛋白與SARS冠狀病毒的S蛋白結(jié)構(gòu)相似，也可通過(guò)S蛋白與宿主細(xì)胞表面的 血管緊張素轉(zhuǎn)化酶（ACE）2蛋白分子相互作用，從而感染宿主的上皮細(xì)胞。因此， ACE2分子是武漢新型冠狀病毒感染的關(guān)鍵分子，通過(guò)結(jié)合ACE2分子有可能影響武漢新型冠狀病毒感染人體細(xì)胞的過(guò)程。ACE2是腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（RAS）的關(guān)鍵分子，也是包括肺泡上皮細(xì)胞在內(nèi)的多種人體細(xì)胞表面表達(dá)的重要分子之一。2003年，ACE2被鑒定為SARS冠狀病毒的功能性受體。2020年1月25日， 北京大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院的 王月丹和初明團(tuán)隊(duì)，采用自主研發(fā)的人工智能藥靶篩選系統(tǒng)，重點(diǎn)針對(duì)2674種已上市的藥物以及1500種中藥提取物進(jìn)行了藥物篩選， 發(fā)現(xiàn)了多種潛在的ACE2結(jié)合劑，有望用于武漢新型冠狀病毒感染的治療，其中包含了氨溴索（CAS號(hào)：18683-91-5）等。氨溴索，又稱沐舒坦，是一種呼吸道潤(rùn)滑祛痰藥，能促使呼吸道表面活性物質(zhì)的形成，調(diào)節(jié)漿液性與黏液性物質(zhì)的分泌，促進(jìn)代謝，還可改善纖毛運(yùn)動(dòng)，增強(qiáng)呼吸道分泌物的消除作用。

面對(duì)疫情，北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院先進(jìn)數(shù)控和智能制造團(tuán)隊(duì)劉強(qiáng)教授、肖文磊副教授等一批教師和研究生自發(fā)組成“大數(shù)據(jù)建模分析工作群”，開(kāi)始收集疫情數(shù)據(jù)，交流和討論建模方法。劉強(qiáng)、肖文磊又與工作群中的孫鵬鵬、王柳權(quán)、臧辰鑫、朱三穎、高連生等人，組成了“2019-nCoV疫情建模分析應(yīng)急響應(yīng)研究小組”核心攻關(guān)組，全力以赴開(kāi)展本次疫情建模仿真和預(yù)測(cè)分析研究工作。疫情建模分析應(yīng)急響應(yīng)小組的研究工作是在2003年郇極教授提出的“一種基于自動(dòng)控制理論的SARS傳染預(yù)測(cè)模型”的基礎(chǔ)之上，結(jié)合此次新冠疫情原發(fā)地高度集中、恰逢春節(jié)期間人口流動(dòng)的特點(diǎn)，采用控制論原理和大數(shù)據(jù)分析方法建立功能更全面的2019-nCoV動(dòng)態(tài)感染過(guò)程模型。劉強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)對(duì)北京、上海、重慶、溫州、長(zhǎng)沙、鄭州、成都、杭州、深圳等40余個(gè)城市的疫情數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真分析。基于分析結(jié)果，應(yīng)急響應(yīng)小組直接向上級(jí)部門提交疫情關(guān)鍵數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)報(bào)告2份，直接向中國(guó)疾控中心提供預(yù)測(cè)分析數(shù)據(jù)及報(bào)告2份，向上級(jí)提出北京延期恢復(fù)正常上班的緊急建議1份，為高層疫情防控決策提供了及時(shí)有效的技術(shù)數(shù)據(jù)支持。

面對(duì)國(guó)家在疫情防控決策方面的重大戰(zhàn)略需求，北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院王靜遠(yuǎn)副教授，聯(lián)合經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院吳俊杰教授、部慧副教授，計(jì)算機(jī)學(xué)院軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室孫磊磊老師等，快速反應(yīng)，在1月22日開(kāi)始陸續(xù)組織了一支包括20余名師生在內(nèi)、跨學(xué)科、跨專業(yè)的疫情應(yīng)急研究團(tuán)隊(duì)，開(kāi)展基于大數(shù)據(jù)的疫情預(yù)測(cè)與大數(shù)據(jù)分析科研攻關(guān)工作。 團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)連續(xù)不眠不休的集中攻關(guān)，于1月25日完成了第一個(gè)針對(duì)新冠肺炎疫情預(yù)測(cè)的模型，并最早具備了對(duì)外提供疫情預(yù)測(cè)服務(wù)的能力。該模型具備優(yōu)秀的預(yù)測(cè)精度和疫情解釋能力，為上級(jí)部門的疫情防控決策提供了重要的支撐。尤其是在疫情拐點(diǎn)尚未出現(xiàn)、全國(guó)發(fā)病走勢(shì)尚不明朗的疫情早期階段，為防疫決策提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)參考。預(yù)測(cè)模型基于王靜遠(yuǎn)老師在2014年深圳H7N9流感爆發(fā)和季節(jié)性流感流行期間使用市民活動(dòng)大數(shù)據(jù)與Meta-Population動(dòng)力學(xué)模型相結(jié)合的方式設(shè)計(jì)的面向城市的呼吸道類疾病傳播分析與預(yù)測(cè)模型，曾應(yīng)用于深圳流感防控。

華中科技大學(xué)同濟(jì)藥學(xué)院李華教授、沈陽(yáng)藥科大學(xué)無(wú)涯學(xué)院陳麗霞教授、軍事醫(yī)學(xué)研究院國(guó)家應(yīng)急防控藥物工程技術(shù)研究中心李行舟研究員等組成聯(lián)合攻關(guān)小組，就新型冠狀病毒肺炎疫情，開(kāi)展了抗新冠病毒潛在藥物的篩選研究工作。利用藥物重定位策略，在已有藥物中尋找對(duì)抗新冠病毒的治療藥物是對(duì)抗疫情的有效手段和當(dāng)務(wù)之急。研究表明，冠狀病毒nsp3編碼的木瓜樣蛋白酶(papain-like protease，PLP)在病毒基因組復(fù)制及逃避宿主抗病毒天然免疫中發(fā)揮重要作用，是藥物開(kāi)發(fā)的良好靶點(diǎn)。PLP不僅具有蛋白水解酶活性，同樣具有去泛素化酶（DUB）活性，PLP利用其蛋白水解酶活性及DUB活性通過(guò)一系列的分子機(jī)制逃避宿主抗病毒免疫反應(yīng)，抑制干擾素表達(dá)；它是除了冠狀病毒3CL水解酶之外，另一個(gè)冠狀病毒感染人類所必需的重要蛋白。攻關(guān)小組目前正在尋找更多可能抑制新冠病毒的藥物靶點(diǎn)，也將繼續(xù)進(jìn)行深入的抗新冠病毒活性測(cè)試，為后續(xù)抗新冠病毒肺炎藥物的基礎(chǔ)和臨床研究提供更多指導(dǎo)信息。

“現(xiàn)階段醫(yī)生需要在大量影像數(shù)據(jù)中快速診斷出新冠肺炎的病例，此外還需要診斷出病灶分布的位置、大小等來(lái)評(píng)估嚴(yán)重程度?！毖ο蜿?yáng)介紹，針對(duì)臨床的現(xiàn)實(shí)需求，團(tuán)隊(duì)將設(shè)計(jì)目標(biāo)定位于“肺炎分類鑒別”和“關(guān)鍵病灶檢測(cè)”兩大功能，前者是為區(qū)別健康狀態(tài)、新冠肺炎、其他病毒性肺炎、細(xì)菌性肺炎，后者則為找到并分隔出磨玻璃影等病灶區(qū)域。針對(duì)這些需求，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)診斷算法模型，讓機(jī)器利用模型進(jìn)行訓(xùn)練，學(xué)習(xí)不同類型肺炎在CT影像表現(xiàn)上的不同特征，最終具備智能輔助診斷的能力。而這需要突破小樣本學(xué)習(xí)、小目標(biāo)檢測(cè)等多個(gè)技術(shù)難題?！靶颖緦W(xué)習(xí)”即在較少訓(xùn)練數(shù)據(jù)樣本的條件下進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)。在疫情發(fā)生前期，能夠獲取的新冠肺炎影像數(shù)據(jù)相對(duì)較少，且由于一線影像醫(yī)生任務(wù)繁重，無(wú)法獲得大量專家標(biāo)注，因此需要算法在少量樣本的條件下“自學(xué)成才”。為此，團(tuán)隊(duì)采用基于自遷移學(xué)習(xí)的半監(jiān)督學(xué)習(xí)等技巧，使算法具備一定的“小樣本學(xué)習(xí)”能力，在不增加醫(yī)生標(biāo)注工作量的情況下較好地提高了算法模型的普適性。由于CT影像切片中的病灶區(qū)域有大有小，且往往大中小病灶區(qū)域面積懸殊，如何使算法能同時(shí)檢測(cè)大、中、小各個(gè)目標(biāo)是另一大難題。團(tuán)隊(duì)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的層次性特點(diǎn)與病灶區(qū)域的大小進(jìn)行對(duì)應(yīng)，“網(wǎng)絡(luò)的底層關(guān)注細(xì)節(jié)，即小病灶區(qū)域，而網(wǎng)絡(luò)中層到高層所關(guān)注的病灶區(qū)域則越來(lái)越大，因此模型通過(guò)不同層次的加權(quán)和融合，最終便能達(dá)到同時(shí)檢測(cè)大小病灶區(qū)域的目標(biāo)。”薛向陽(yáng)解釋道。“不過(guò)，即便有診斷‘神器’，影像科醫(yī)生也是不可替代的?！毖ο蜿?yáng)說(shuō)，人是復(fù)雜的機(jī)體，病毒在不同人體內(nèi)感染的反映也不一定相同?！彼硎?，當(dāng)遇到機(jī)器未曾學(xué)習(xí)過(guò)的微小病變或疑難病例時(shí)，仍需要影像醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)和智慧。以解決實(shí)際問(wèn)題為目標(biāo)，該項(xiàng)目在研究過(guò)程中始終與臨床應(yīng)用緊密結(jié)合。無(wú)論是機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，還是測(cè)試評(píng)估數(shù)據(jù)，都來(lái)源于臨床真實(shí)病例。在算法模型定型過(guò)程中，為了檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臏?zhǔn)確率和泛化性，團(tuán)隊(duì)也利用現(xiàn)實(shí)疑似病例進(jìn)行了測(cè)試。

天津大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院黃金海教授和葉升教授團(tuán)隊(duì)瞄準(zhǔn)臨床實(shí)踐所需，制定了病毒、抗體快速診斷以及生物防治制劑的研發(fā)方案。團(tuán)隊(duì)迅速制備獲得新型冠狀病毒高純度蛋白，并與北京華科泰生物技術(shù)股份有限公司聯(lián)合完成免疫熒光層析試紙條檢測(cè)病毒抗原靈敏性、交叉性等實(shí)驗(yàn)，成功研發(fā)出新型冠狀病毒抗原熒光免疫層析快速檢測(cè)試劑盒。 與目前臨床使用的檢測(cè)試劑盒相比，新型試劑盒最大的優(yōu)勢(shì)是“快”，可在15分鐘內(nèi)檢測(cè)出是否為新型冠狀病毒，極大地縮短了檢測(cè)時(shí)間；同時(shí)該試劑盒具有高靈敏度，病毒蛋白檢測(cè)達(dá)到pg級(jí)，為病毒感染的早期篩查提供了簡(jiǎn)便靈敏的手段。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，新型試劑盒檢測(cè)限、靈敏度、線性系數(shù)等性能指標(biāo)均滿足對(duì)病毒抗原檢測(cè)的有效性要求。

浙江工業(yè)大學(xué)張文教授團(tuán)隊(duì)正攻關(guān)浙江省科技廳關(guān)于2019-nCoV應(yīng)急科研項(xiàng)目，與浙江省疾病預(yù)防控制中心合作，幫助解決目前針對(duì)新冠肺炎無(wú)特效藥的臨床問(wèn)題。張文教授團(tuán)隊(duì)自2014年H7N9禽流感疫情發(fā)生以來(lái)，就開(kāi)始研究流感和冠狀病毒致病機(jī)制，以及針對(duì)病毒的靶向藥物開(kāi)發(fā)。 張文團(tuán)隊(duì)早在2014年開(kāi)始，就陸續(xù)開(kāi)展針對(duì)SARS-CoV、MERS-CoV、塞卡、埃博拉（CoV）冠狀病毒，以及H7N9甲型流感病毒、某些H1N1亞型甲型流感病毒的抗病毒藥物研發(fā)。他們發(fā)現(xiàn)，在這些病毒入侵的宿主細(xì)胞，有種絲氨酸蛋白酶TMPRSS2（Ⅱ型跨膜絲氨酸蛋白酶（TTSP）），它可能就是我們要找的“魔術(shù)剪刀”，換個(gè)角度來(lái)說(shuō)，也就是一個(gè)極佳的抗病毒藥物靶點(diǎn)。2017年，張文團(tuán)隊(duì)在公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)（Biochimie, 2017, 142, 1-10）中，對(duì)冠狀病毒侵入宿主細(xì)胞進(jìn)行病毒復(fù)制的過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)闡述。 SARS-CoV冠狀病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞可能通過(guò)的兩個(gè)途徑：途徑1，冠狀病毒與宿主細(xì)胞受體（對(duì)2019-nCoV的受體是血管緊張素轉(zhuǎn)化酶II，ACE2）結(jié)合，以內(nèi)吞的形式進(jìn)入宿主細(xì)胞，形成胞內(nèi)體，在這過(guò)程中刺突蛋白被組織蛋白酶活化。由于胞內(nèi)體pH值下降致使病毒包膜與胞體內(nèi)膜的融合，并將病毒遺傳基因RNA釋放到胞漿中，然后進(jìn)行RNA轉(zhuǎn)錄、復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。新的病毒RNA被轉(zhuǎn)運(yùn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體中間部位組裝的地方。在這里由宿主細(xì)胞合成的無(wú)活性的刺突糖蛋白（spike protein）必須由絲氨酸蛋白酶TMPRSS2剪切為有活性的片段，包裝在病毒上。然后，RNA和結(jié)構(gòu)蛋白組裝并發(fā)芽成囊泡；囊泡被轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞表面并在TMPRSS2幫助下釋放。途徑2，刺突糖蛋白（spike protein）可以在細(xì)胞表面在TMPRSS2幫助下被激活，導(dǎo)致病毒膜與宿主細(xì)胞質(zhì)膜融合。TMPRSS2在高爾基體或質(zhì)膜上，無(wú)論是在病毒組裝過(guò)程中還是在附著和釋放過(guò)程中，都發(fā)生了對(duì)刺突糖蛋白的剪切，這也確保了新病毒的活性。TMPRSS2激活SARS-CoV會(huì)干擾干擾素誘導(dǎo)的跨膜蛋白（IFITMs）對(duì)SARS-CoVS的抑制作用，IFITMs是一類干擾素誘導(dǎo)的宿主細(xì)胞蛋白，可抑制幾種包膜病毒進(jìn)入。 所獲得的證據(jù)表明，TMPRSS2在SARS-CoV感染中發(fā)揮著重要作用。團(tuán)隊(duì)前期研究發(fā)現(xiàn)TMPRSS2基因組里有一段序列能特異性地與團(tuán)隊(duì)優(yōu)選的合成小分子先導(dǎo)化合物作用，下調(diào)TMPRSS2基因表達(dá)，從而在宿主細(xì)胞中能抑制病毒復(fù)制、增殖。圖2為團(tuán)隊(duì)篩選的部分小分子化合物。團(tuán)隊(duì)正加快新冠肺炎防治藥物科研攻關(guān)的研究進(jìn)程，爭(zhēng)取在2020年3月-12月在新結(jié)構(gòu)分子和老藥篩選方面有階段性實(shí)質(zhì)成果，為疫情防控阻擊戰(zhàn)貢獻(xiàn)工大力量。

2020年1月31日，蘭州大學(xué)第一醫(yī)院2019-nCoV研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際放射學(xué)首位期刊Radiology（IF 7.608）發(fā)布了學(xué)術(shù)成果：2019-nCoV確診病例的CT特征；同步推送全球放射醫(yī)師，關(guān)注新型冠狀病毒肺炎的CT影像學(xué)表現(xiàn)。2019-nCoV科研攻關(guān)專家組組長(zhǎng)、蘭州大學(xué)第一醫(yī)院院長(zhǎng)李汛教授正在帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)，緊密圍繞2019-nCoV流行病學(xué)特點(diǎn)、快速診斷技術(shù)、診療模式、中藥防殺與治療、防控體系構(gòu)建與感控指南建立、消毒與廢物處理六個(gè)方面進(jìn)行全方位研究。醫(yī)院第1例病例確診后，雷軍強(qiáng)教授作為第一作者將其典型的影像學(xué)特征在國(guó)際頂級(jí)放射期刊報(bào)道，助力抗擊新冠病毒肺炎工作的進(jìn)行。 蘭州大學(xué)第一醫(yī)院院長(zhǎng)助理祁小龍教授、雷軍強(qiáng)教授及其放射科團(tuán)隊(duì)將圍繞“基于智能影像技術(shù)的重大公共衛(wèi)生事件防控體系構(gòu)建”開(kāi)展科研攻關(guān)，緊密配合一線醫(yī)護(hù)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展2019-nCoV疫情的早篩、早隔、早診和早治。