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与高科技鲨鱼一起游泳提高新冠肺炎检测水平

发布时间：2020年6月25日通过弗朗西斯·柯林斯博士

在过去六个月里，关于2019年冠状病毒病（COVID-19）检测的报道如此之多，因此跟上这一问题可能是一个真正的挑战。为了讨论美国SARS-CoV-2诊断测试新技术的最新进展，我最近采访了NIH的Bruce Tromberg博士，他是美国国家生物医学成像与生物工程研究所（NIBIB）的主任。布鲁斯不仅管理着一个繁忙的NIH研究所，他还帮助协调全国应对新冠肺炎疫情期间扩大检测的工作。

布鲁斯还在NIH最令人兴奋的新举措之一中发挥领导作用。它被称为诊断的快速加速（RADx)它正在快速发展，以在几个月内增强该国的诊断检测能力。以下是我们聊天的简要记录，通过视频会议进行，Bruce从医学博士Bethesda和我在医学博士Chevy Chase的家中联系：

柯林斯：让我们从美国每天进行多少次新冠肺炎测试开始。我指的是检测新型冠状病毒的存在，而不是检测以前感染的抗体。

特隆伯格：数字在每天大约400000到900000次测试之间波动。因此，通过所有这些复杂的实验室测试和新兴的定点分析，国家能力每天接近100万。这大大高于4月中旬的水平，当时美国每天进行约15万次测试。但大多数测试仍在实验室或复杂设施中进行，这些测试可能需要一段时间才能运行，人们也可能需要一点时间才能得到答案。我们想要的是更方便的测试。我们希望人们能够在护理点进行测试，在那里你可以很快得到答案，或者可以在家里轻松进行测试。

柯林斯：是的，我们都很想进行新冠肺炎的预防性测试。而且已经有一些了。每次我去白宫，他们都会有一个叫做Abbott ID Now的小工具，大约15分钟就能得到结果。听起来不错。我们只是需要制造更多的机器来解决问题吗？

特隆伯格：Abbott ID Now是最早的护理点技术之一。它并不复杂，所以不需要专门的实验室来运行它们。这就是为什么雅培ID Now非常吸引人，但它的性能可能会更好。如果你真的需要绝对肯定地知道个人是否感染了病毒，那么在个人身上使用它会有一定的风险。这些性能问题为构建更好、更快、更适合人们自己操作的平台创造了机会。

柯林斯：去年4月，国会提供了大量资源，以协助新冠肺炎诊断技术的开发。NIH收到了大量的输液，布鲁斯，你被要求参与进来，在一个令人惊叹的时间表上完成一些惊人的事情。它被称为RADx倡议。告诉我们一点这方面的情况。

特隆伯格：RADx是诊断快速加速的缩写。该倡议的目标是使每个人都能尽可能方便快捷地获得新冠肺炎的诊断测试。随着我们致力于在大量人群中进行监测，我们将需要更大的检测能力来帮助优化每个人的管理。因此，这才是RADx（或RADx-tech）的真正目标，RADx是一种特殊的RADx风格。

柯林斯：没错，您正在监督的RADx-tech的目标是确定一些令人兴奋的新技术，并帮助它们迅速扩展到可以帮助全国人民的程度。你能给我们举几个例子吗？

特隆伯格：当然可以。一类通用技术称为横向流动分析。这些测试足够小，可以放在您的手中，并放在一个方便的容器中。基本上，你可以用口腔拭子把它放在一块垫子上，然后加一点溶液。实际的分析本身在一个小塑料容器内有一层膜。液体流过膜，容器内发生化学反应，例如检测冠状病毒的遗传物质。因此，它可以告诉您拭子内是否存在病毒。它非常快速和直接。如果存在病毒，一行将“亮起”。

另一种横向流动检测，也小到可以握在手中，可以在病毒表面寻找蛋白质。你不必分解病毒颗粒本身，但在这个具体的例子中，在这个膜中捕获病毒的是所谓的适配体。适配体与抗体相似，只是它是由核酸制成的。它被设计成与任何感兴趣的分子紧密结合。如果你把唾液样本放进这个测试中，它会向上移动膜，然后发生一些化学反应。然后，如果存在病毒，您将看到一条线。

柯林斯：你刚才说的是唾液。我认为，如果必须提供样本，很多人会更愿意使用唾液，而不是将拭子卡在鼻子里，尤其是当拭子必须一直卡在鼻子后面的时候。唾液有效吗？

特隆伯格：我们希望如此。目前，RADx-tech至少有九家公司处于我们所称的第一阶段，这是商业化的重要一步。在这些公司中，超过一半的公司正在研究唾液或其他类型的采样，这些采样不会将拭子粘到鼻腔中。

另一种类型的测试是直接安装在平板电脑等移动设备中的侧流测试。它有一个单独的横向流动装置，看起来像一个拉长的拉链驱动器，它可以直接滑入平板电脑本身。这并不复杂。在家里很容易做到。但是，你不是在观察是否有反应，而是在平板电脑内寻找光线，以表明结果已经准备好。然后，有另一种颜色的光直接从侧流条发出，这是病毒存在的指示。

最后一个例子是核酸测试。这个长方形的手持设备（见图）让人联想起电脑光盘，它可以在病毒内部放大微量核酸，使其达到可检测的水平。它是完全独立的。要想在今天找到这项技术，你通常必须去复杂的实验室，在那里，测试是在大型机器上进行的，分多个步骤进行。我们正在努力减少这些设备的尺寸和复杂性，以便在不牺牲实验室设备性能的情况下，将其转移到护理点。

柯林斯：太酷了。你刚才提到的核酸测试仪是一次性使用的吗？然后你就把它扔掉了？

特隆伯格: 这是他们目前的商业模式。我可能应该提一下成本。例如，您可以想象快速扩展横向流分析以进行数千万次测试。这些组件很便宜，而且测试可能只需要花费几美元。

如果你扔掉了含有更昂贵成分的核酸检测，显然，成本会更高。现在，如果你去实验室进行核酸测试，成本可能大约为40美元左右。通过这些一次性核酸测试，目的是扩大生产规模，以生产更多的产品，从而降低成本。估计每次测试可能需要60美元。

柯林斯：显然，这需要降低更多。在接下来的几个月里，我们将对数百万人进行测试，甚至可能经常进行测试，以确保他们没有感染SARS-CoV-2，这种新型冠状病毒会导致新冠肺炎。频繁的测试是你想在明年秋天之前完成的事情吗？

特隆伯格：是的，我认为这确实说明了我们需要的测试类型的多样性。我认为，如果某些更昂贵的测试非常准确和方便，那么它们就有市场或容量。因此，核酸测试可能会花费更多，但它会以非常高的灵敏度快速给出答案。它也很方便。但该测试的性能可能与标准横向流动分析有很大不同。这些测试将更容易获得，而且非常非常便宜，但它们的假阴性率可能更高。我们设想，我们的创新漏斗中的每一个测试都会有关于其最佳用例的文档。

柯林斯：你提到了你的创新漏斗，有时被称为“鲨鱼坦克”。再谈谈RADx-tech鲨鱼坦克吧。谁参与其中，当他们到达时会发生什么？

特隆伯格：在美国国立卫生研究院，我们正在研究流程，13年前，美国国立卫生研究院通过护理点技术研究网络（POCTRN）创建了一个非常有效的流程。我们现在利用这一网络，几乎只专注于COVID测试。POCTRN在美国有五个站点。所有站点都有核心资源、人员和专业知识，为RADx-tech做出贡献。这些能力包括独立验证测试的能力，在真实世界样本和患者中进行临床研究的能力，以及分析制造和扩大需求的能力，同时为每个项目团队制定路线图。

我们在全国有200多人日夜参与这一进程。如果有人对新冠肺炎测试有想法，你可以申请POCTRN网站。您的申请将在一天内由30名专家组成的小组进行审查，如果获得批准，将进入下一阶段，即鲨鱼缸。

在鲨鱼缸[也称为零级]中，一个专家团队将花费大约150至200个人小时与您一起评估测试在技术、临床和商业方面的优缺点。通过仔细分析，将向指导委员会提交一份详细的建议，然后发送给NIH。如果我们认为这是一个好主意，该项目将进入我们称之为的第一阶段，并将获得可观的资金支持，预计该公司将在一个月内实现其验证里程碑。

柯林斯：考虑到你在4月29日刚刚开始RADx，事情进展了多少？

特隆伯格：我们已经有近60个项目进入或摆脱了这个鲨鱼坦克阶段。我预计本月我们将有大约15个项目处于第一阶段，看到他们搬到那里非常令人兴奋。如果他们能够在第一个月达到验证里程碑，他们将有资格进入第二阶段。它涉及的资金要多得多，因此公司可以进入制造业并扩大分销规模。我们希望随着时间的推移，有5到10家公司从这个创新漏斗中脱颖而出。但是，到夏天结束时，我们希望看到至少有两款产品能带来不同。

柯林斯哇，还有几个月就到了。你怎么能这么快到达那里？

特隆伯格：当然可以。一些公司比其他公司走得更远。我能想到一个与既定平台概念相距甚远的平台。这家公司拥有丰富的专业知识，并筹集了大量资金。我们可能能够在短期内为他们提供所需的激增，再加上监管问题、商业化和制造业方面的额外支持。

作为对这项工作的补充，我们的另一项举措被称为先进技术平台（RADx-ATP）。它旨在扩大现有技术的规模。例如，我提到了一种一次性核酸测试。它仍然需要验证、紧急使用授权和一些制造优化。但我们还有其他更接近商业化的平台，RADx-ATP可能会对更早推出其中一些技术产生很大影响。

柯林斯：您提到了RADx-ATP，我们一直在谈论RADx-tech，这是您的鲨鱼坦克方法。但还有一些其他RADx组件。请谈谈这些。

特隆伯格：我们用于演示项目的核心组件称为RADx-UP。这是NIH致力于为服务不足的人群提供尖端测试技术。如果我被允许成为面试官并扭转局面，我可能会把这个问题反馈给你。这就是您的想法直接影响整个RADx投资组合的地方。所以，也许你可以告诉我们更多。

柯林斯：我可以试试。很明显，新冠肺炎对某些人群的打击尤其严重，尤其是非洲裔美国人和西班牙裔社区。然而，这些社区通常最不容易进行测试，这有点自上而下。我们希望帮助快速识别感染者，进行隔离，并防止感染传播。这在许多服务不足的社区根本没有起到很好的作用。

有了国会的资源，我们将在社区中建立这些先进技术的示范项目作为一项非常重要的优先事项，并从中受益匪浅。我们正试图将NIH的两个真正重要的优先事项结合在一起：技术开发和解决健康差距。我必须说，在这个特殊的时刻，当我们所有人都真正关注我们的国家仍然充斥着健康差距、健康不公平甚至种族主义的事实时，这是一个我们应该尽一切努力利用我们的科学能力并将其用于寻找解决方案的时刻。

所以，我们都对RADx UP感到非常兴奋。但还有另一个RADx，我会把这个扔给你。它叫RADx-rad。那是什么鬼东西，布鲁斯？

特隆伯格：嗯，RADx-rad是真正前沿和未来技术的发源地。这些技术还没有完全准备好应对创新漏斗的时间压力。但它们都是很棒的想法。这些项目在技术应用方面可能是非传统的。它们主要是由其他NIH研究所和中心产生的。它们是重要的想法和项目，只需要更长的回报时间窗口来支持。我们不想失去这些概念的能量、创意和创造力。

柯林斯：目前，重点是新冠肺炎和测试的需要，尤其是在本日历年内。我们希望，到2020年底或2021年初，能够准备好新冠肺炎疫苗。但是，在向前推进的过程中，还有其他一些事件可能会让我们希望能够进行重点诊断。所以，在使用所有这些组件的过程中，希望我们也在为未来的挑战做准备。

布鲁斯，你是个乐观的人。与此同时，我们必须现实一点。大约在9月，当学校和学院正在考虑开放是否安全时，我们希望RADx能为取得更好的结果做出什么贡献？

特隆伯格：这是一个很难回答的问题，但我对我们的过程充满信心。我相信，我们正在以这样一种方式与创新和创业社区进行接触，即这些想法中的许多将被采纳，并为我们提供更好的测试和更多的测试。我想考虑的一个粗略数字是测试大约2%人口的能力，每天大约有600万人。我认为我们将在年底实现这一目标。

我希望看到测试技术不再以实验室为主。我希望人们能更容易地使用这些技术，在家里使用。我们现在在家做很多事情。我们在家工作，在家聊天，在家娱乐。家庭检测确实是许多医疗保健的发展方向。我们需要这些技术。我认为，我们所希望的成熟度和绩效水平是可能的，创新和创业社区正在竭尽全力实现这一目标。以前没有人真正要求我们做这种规模的事情，我喜欢把它与我们的超级碗进行比较。

柯林斯好吧，这是一个激动人心的超级碗，这是肯定的！你已经将风险资本家的策略应用于RADx，试图发现外面有什么，同时又不怕投资于风险事业。你正在思考如何帮助有前途的技术发挥最大的作用，如果它们要失败的话，尽早失败。对于发展得更远的技术，您可以为其提供所需的资源，以推动其商业化。

我们对RADx将产生真正的影响抱有很大的希望和期望。我们在这里所做的不仅仅是关于酷科学，它还关乎拯救生命。我想感谢你难以置信的奉献精神，以及你对这一倡议的智力和工程贡献，这使它成为NIH目前正在做的最令人兴奋的事情之一。

特隆伯格谢谢你，弗朗西斯。

链接:

冠状病毒（COVID-19）（国家卫生研究院）

诊断的快速加速（RADx)

“社会工程和生物工程共同阻止新冠肺炎疫情，“国家生物医学成像与生物工程研究所/NIH主任角”

视频：RADx技术和POCTRN：诊断疾病-提供健康（NIBIB/NIH）

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