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同濟(jì)大學(xué)上海自主智能無人系統(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)隊瞄準(zhǔn)臨床實踐所需，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病毒抗原靈敏性、交叉性等實驗，成功研發(fā)出新型冠狀病毒抗原熒光免疫層析快速檢測試劑盒。與目前臨床使用的檢測試劑盒相比，新型試劑盒最大的優(yōu)勢是“快”，可在15分鐘內(nèi)檢測出是否為新型冠狀病毒，極大地縮短了檢測時間；同時該試劑盒具有高靈敏度，病毒蛋白檢測達(dá)到pg級，為病毒感染的早期篩查提供了簡便靈敏的手段。實驗結(jié)果顯示，新型試劑盒檢測限、靈敏度、線性系數(shù)等性能指標(biāo)均滿足對病毒抗原檢測的有效性要求。新型試劑盒正在加緊臨床驗證，在獲得相關(guān)部門檢驗審批后有望用于疫情的快速檢測和早期診斷，縮短疑似病例的篩查時間，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)隊正在加緊進(jìn)行新型冠狀病毒早期感染抗體檢測、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，采用自主研發(fā)的人工智能藥靶篩選系統(tǒng)，重點針對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：18683-91-5）等。氨溴索，又稱沐舒坦，是一種呼吸道潤滑祛痰藥，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，還可改善纖毛運動，增強呼吸道分泌物的消除作用。

面對疫情，北京航空航天大學(xué)機械工程及自動化學(xué)院先進(jìn)數(shù)控和智能制造團(tuán)隊劉強教授、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”，開始收集疫情數(shù)據(jù)，交流和討論建模方法。劉強、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，全力以赴開展本次疫情建模仿真和預(yù)測分析研究工作。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“一種基于自動控制理論的SARS傳染預(yù)測模型”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)期間人口流動的特點，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動態(tài)感染過程模型。劉強教授團(tuán)隊對北京、上海、重慶、溫州、長沙、鄭州、成都、杭州、深圳等40余個城市的疫情數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢進(jìn)行了動態(tài)仿真分析。基于分析結(jié)果，應(yīng)急響應(yīng)小組直接向上級部門提交疫情關(guān)鍵數(shù)據(jù)預(yù)測報告2份，直接向中國疾控中心提供預(yù)測分析數(shù)據(jù)及報告2份，向上級提出北京延期恢復(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有效的技術(shù)數(shù)據(jù)支持。

面對國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)計算機學(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，計算機學(xué)院軟件開發(fā)環(huán)境國家重點實驗室孫磊磊老師等，快速反應(yīng)，在1月22日開始陸續(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，開展基于大數(shù)據(jù)的疫情預(yù)測與大數(shù)據(jù)分析科研攻關(guān)工作。 團(tuán)隊經(jīng)過連續(xù)不眠不休的集中攻關(guān)，于1月25日完成了第一個針對新冠肺炎疫情預(yù)測的模型，并最早具備了對外提供疫情預(yù)測服務(wù)的能力。該模型具備優(yōu)秀的預(yù)測精度和疫情解釋能力，為上級部門的疫情防控決策提供了重要的支撐。尤其是在疫情拐點尚未出現(xiàn)、全國發(fā)病走勢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大數(shù)據(jù)與Meta-Population動力學(xué)模型相結(jié)合的方式設(shè)計的面向城市的呼吸道類疾病傳播分析與預(yù)測模型，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、沈陽藥科大學(xué)無涯學(xué)院陳麗霞教授、軍事醫(yī)學(xué)研究院國家應(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抗新冠病毒的治療藥物是對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，是藥物開發(fā)的良好靶點。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活性通過一系列的分子機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，也將繼續(xù)進(jìn)行深入的抗新冠病毒活性測試，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、大小等來評估嚴(yán)重程度。”薛向陽介紹，針對臨床的現(xiàn)實需求，團(tuán)隊將設(shè)計目標(biāo)定位于“肺炎分類鑒別”和“關(guān)鍵病灶檢測”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。針對這些需求，團(tuán)隊設(shè)計診斷算法模型，讓機器利用模型進(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)檢測等多個技術(shù)難題。“小樣本學(xué)習(xí)”即在較少訓(xùn)練數(shù)據(jù)樣本的條件下進(jìn)行機器學(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)相對較少，且由于一線影像醫(yī)生任務(wù)繁重，無法獲得大量專家標(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，如何使算法能同時檢測大、中、小各個目標(biāo)是另一大難題。團(tuán)隊利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的層次性特點與病灶區(qū)域的大小進(jìn)行對應(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)域則越來越大，因此模型通過不同層次的加權(quán)和融合，最終便能達(dá)到同時檢測大小病灶區(qū)域的目標(biāo)。”薛向陽解釋道。“不過，即便有診斷‘神器’，影像科醫(yī)生也是不可替代的。”薛向陽說，人是復(fù)雜的機體，病毒在不同人體內(nèi)感染的反映也不一定相同。”他表示，當(dāng)遇到機器未曾學(xué)習(xí)過的微小病變或疑難病例時，仍需要影像醫(yī)生的經(jīng)驗和智慧。以解決實際問題為目標(biāo)，該項目在研究過程中始終與臨床應(yīng)用緊密結(jié)合。無論是機器學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，還是測試評估數(shù)據(jù)，都來源于臨床真實病例。在算法模型定型過程中，為了檢驗?zāi)Ｐ偷臏?zhǔn)確率和泛化性，團(tuán)隊也利用現(xiàn)實疑似病例進(jìn)行了測試。

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)隊瞄準(zhǔn)臨床實踐所需，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病毒抗原靈敏性、交叉性等實驗，成功研發(fā)出新型冠狀病毒抗原熒光免疫層析快速檢測試劑盒。 與目前臨床使用的檢測試劑盒相比，新型試劑盒最大的優(yōu)勢是“快”，可在15分鐘內(nèi)檢測出是否為新型冠狀病毒，極大地縮短了檢測時間；同時該試劑盒具有高靈敏度，病毒蛋白檢測達(dá)到pg級，為病毒感染的早期篩查提供了簡便靈敏的手段。實驗結(jié)果顯示，新型試劑盒檢測限、靈敏度、線性系數(shù)等性能指標(biāo)均滿足對病毒抗原檢測的有效性要求。

浙江工業(yè)大學(xué)張文教授團(tuán)隊正攻關(guān)浙江省科技廳關(guān)于2019-nCoV應(yīng)急科研項目，與浙江省疾病預(yù)防控制中心合作，幫助解決目前針對新冠肺炎無特效藥的臨床問題。張文教授團(tuán)隊自2014年H7N9禽流感疫情發(fā)生以來，就開始研究流感和冠狀病毒致病機制，以及針對病毒的靶向藥物開發(fā)。 張文團(tuán)隊早在2014年開始，就陸續(xù)開展針對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”，換個角度來說，也就是一個極佳的抗病毒藥物靶點。2017年，張文團(tuán)隊在公開發(fā)表的文獻(xiàn)（Biochimie, 2017, 142, 1-10）中，對冠狀病毒侵入宿主細(xì)胞進(jìn)行病毒復(fù)制的過程進(jìn)行了詳細(xì)闡述。 SARS-CoV冠狀病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞可能通過的兩個途徑：途徑1，冠狀病毒與宿主細(xì)胞受體（對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，無論是在病毒組裝過程中還是在附著和釋放過程中，都發(fā)生了對刺突糖蛋白的剪切，這也確保了新病毒的活性。TMPRSS2激活SARS-CoV會干擾干擾素誘導(dǎo)的跨膜蛋白（IFITMs）對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)隊篩選的部分小分子化合物。團(tuán)隊正加快新冠肺炎防治藥物科研攻關(guān)的研究進(jìn)程，爭取在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)隊在國際放射學(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、蘭州大學(xué)第一醫(yī)院院長李汛教授正在帶領(lǐng)科研團(tuán)隊，緊密圍繞2019-nCoV流行病學(xué)特點、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方面進(jìn)行全方位研究。醫(yī)院第1例病例確診后，雷軍強教授作為第一作者將其典型的影像學(xué)特征在國際頂級放射期刊報道，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)院院長助理祁小龍教授、雷軍強教授及其放射科團(tuán)隊將圍繞“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”開展科研攻關(guān)，緊密配合一線醫(yī)護(hù)團(tuán)隊開展2019-nCoV疫情的早篩、早隔、早診和早治。