習近平總書記在考察新冠肺炎防控科研攻關工作時強調，要把新冠肺炎防控科研攻關作為一項重大而緊迫任務，加快研發進度，盡快攻克疫情防控的重點難點問題，為打贏疫情防控人民戰爭、總體戰、阻擊戰提供強大科技支撐。
廣州科技戰線深入學習貫徹習近平總書記重要講話精神，科研、臨床、防控多系統緊密配合，集中力量、爭分奪秒協同開展科研攻關，經過不懈的攻堅克難，取得了多項突破性進展。在3月12日的廣東省政府新聞辦疫情防控第四十一場新聞發布會上，廣州近期成功研發的三大硬核產品亮相。
硬核成果Ⅰ：人源化ACE小鼠動物模型
(一)迎難而上，完成“不可能的任務”。
此次新冠肺炎疫情暴發以來，關于藥物、疫苗等進展的報道大多還是在細胞水平完成的，體外細胞模型很難模擬病毒感染機體的致病過程，也不能全面反映藥物的代謝及病毒對多器官的影響，所以動物模型是不可替代的。
廣州再生醫學與健康廣東省實驗室（以下稱生物島實驗室）與中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院（以下稱廣州健康院）聯合攻關，于近日成功建立人源化ACE小鼠動物模型。
新冠病毒是通過一種ACE2的酶來感染人類的，小鼠也有這種酶，只是與人相比有較大的差異，導致小鼠對新冠病毒不易感。而且，要想獲得足夠多的易感小鼠，需要進行大量動物種群繁殖，在運氣很好的情況下最快也需要5-6個月時間，對于急性新發傳染病來說，就如遠水救近火。這也是為什么之前還沒有能大規模用于實驗的動物模型的原因。生物島實驗室創造性地利用基因敲入技術，用人的ACE2序列來替換小鼠的ACE2基因，成功實現快速地獲得易感小鼠。
(二)廣州速度：把180天縮短至35天，火速為科研攻關提供了理想的動物模型。
ACE2人源化小鼠模型最可貴之處，在于超常的速度。常規的基因敲入人源化小鼠，需要半年時間才能取得第一代。
而這次生物島實驗室CCLA與廣州健康院的科研攻關團隊利用四倍體胚胎發育與干細胞技術取得了重大的突破，一次性獲得目標基因敲入小鼠而無需進行大規模的動物種群繁殖，大大節約了時間、人力和物力。該項目從1月31日提出方案開始，到3月6日人源化小鼠出生，僅用了35天，將獲得特定小鼠模型的時間從最快的6個月大大縮短到5周。更難得的是，這個技術可以用同樣快速的時間高效制備其他人源化小鼠模型，以備類似應急攻關的需要。
通過這種時間上的大幅突破，ACE2人源化小鼠火速為新冠病毒感染機制、藥物篩選和疫苗評價等研究領域提供了理想的動物模型。接下來，生物島實驗室與廣州健康院將全力響應各領域科研攻關工作的需求，大量生產和供應該小鼠模型。
硬核成果Ⅱ：人工智能咽拭子采樣機器人系統
檢測診斷對于新冠肺炎疫情防控具有重要意義，一方面能夠及早發現病毒、及時確診，為救治患者爭取時間；另一方面，在復工復產方面，也可極大提高復工復產效率，減輕企業負擔。圍繞檢測診斷，廣州在取樣、檢測、應用等全鏈條上進行科研攻關部署，取得了突出的成效。
(一)在取樣方面，為最大程度降低常規取樣帶來的風險，通過人工智能手段研制出咽拭子采樣機器人系統。
目前，核酸檢查是檢測新冠病毒感染的主要手段，咽拭子是診斷新冠病毒感染的主要采樣方法。為保證采樣質量，保護醫護人員健康，在省市科技部門的支持下，鐘南山院士團隊與中國科學院沈陽自動化研究所、廣東智能無人系統研究院，聯合成功研制出咽拭子機器人系統，并率先在廣州投入臨床試驗。和常規人工采樣相比，使用咽拭子采樣機器人系統進行采樣有三大優勢：
一是保護醫務人員，避免潛在感染風險。在常規咽拭子操作過程中，醫務人員須與新冠病毒患者近距離接觸，具有較高的感染風險，通過該系統醫務人員可以遠程人機協作進行采樣，有效避免了交叉感染。
二是提高取樣規范性和準確性。由于醫務人員手工操作方式差異、操作規范性等因素，容易引起咽拭子采樣不理想，導致假陰性，進而影響對病情的正確判斷。目前，咽拭子機器人已開展首期20例受試者的臨床試驗，采集樣本80份，一次成功率超過95%，細胞學檢測結果顯示采樣質量較高。
三是對患者無損傷。咽拭子機器人能夠實現輕柔、快速的咽部組織采樣任務。20例受試者的咽部均無出現紅腫、出血等不良反應。
(二)在檢測方面，檢測試劑盒等產品研發速度和質量走在全國前列。
采用核酸檢查是檢測新冠病毒感染的重要判斷依據，廣州一家企業研制的一款新冠病毒熒光PCR核酸檢測試劑盒，是全國首批6家獲得三類醫療器械產品注冊證書的新冠病毒檢測試劑之一，目前已經獲得CE認證（歐盟醫療器械認證），WHO（世界衛生組織）在官網上推薦了該產品，該試劑盒日產量可達50萬人份，目前總出貨量超過489萬人份。
3月7日下午由中國紅十會向廣州采購的援助伊拉克試劑盒及其設備已經到達受援國并正在使用中。為應對全面復工復產的大批量檢測需求，實現快速檢測尤為重要，廣州另一家企業研制出一款新冠病毒膠體金法抗體檢測試劑盒，15分鐘內可出結果，成為全國首批獲得進入應急通道的2個抗體檢測試劑之一，該試劑盒日產量可達40萬人份。而在國家首批推薦的9個檢測試劑優先支持項目中，廣州有3個項目獲推薦進入應急審批通道。
(三)在應用方面，廣州四家企業作為第三方檢測機構承擔了全省72.16%的檢測任務，共篩查超過45萬例。
其中一家企業作為全國第三方醫檢機構龍頭，從1月27日起積極承接包括雷神山醫院、武漢、湖北等關鍵區域的核酸病毒檢測重任，并隨廣東醫療隊支援湖北荊州，已在包括湖北、安徽、重慶等全國24個省市區陸續開展抗擊疫情檢測任務，投入相關專業人員近1800人。2月4日，由鐘南山院士親自授牌，在武漢正式掛牌“國家呼吸系統疾病臨床醫學研究中心武漢病毒診斷研究分中心”。目前，全集團核酸單日檢測能力可根據需要達到7萬例，累計檢測標本超130萬例。
硬核成果Ⅲ：新冠肺炎AI輔助診斷系統
新冠肺炎AI輔助診斷系統是運用人工智能技術來輔助影像科醫生進行新冠肺炎的快速診斷和定量分析，為醫生及時篩查疑似患者、開展救治行動、降低患者死亡率提供科技支撐。
傳統的人工閱片在此次新冠肺炎疫情診療中存在一定的局限性：首先，疫情暴發導致待閱影像片子數量激增，醫生閱片壓力太大；其次，憑借影像科醫生肉眼很難快速識別細微病灶變化。因此，在當下疫情防控的關鍵時期，通過更高效、更精準的人工智能影像輔助診斷方法來提升閱片醫生工作效率、降低患者死亡率是當務之急，刻不容緩。
生物島實驗室張康教授團隊、中山大學孫逸仙紀念醫院林天歆教授團隊、清華大學、澳門科技大學以及廣州一家企業的人工智能技術團隊一起積極響應國家號召，在前期分析研究了50萬份臨床影像學大數據的基礎上，運用深度學習、遷移學習等人工智能前沿技術，使用多個神經網絡架構，開發了基于胸部CT和X-ray影像學的新冠肺炎AI輔助診斷系統。
該AI系統具有以下優勢：
一是快速、準確診斷新冠肺炎。一例患者CT影像包含300-500張切面，每一張切面圖像展示的結構不同，病灶表現也不同。有經驗的影像科醫生閱完1例CT圖像需要約15-30分鐘。借助該AI系統，可在20秒內完成一例CT圖像的檢測，給出診斷結果，準確度達90%以上，大大縮短了醫生閱片時間。
二是病情嚴重程度分級和重癥危重癥預測。該AI系統可對CT圖像每一切面的小結節、磨玻璃影和實變進行自動分割、標注及定量分析，計算病灶密度、面積比、體積比以輔助醫生判斷新冠肺炎嚴重程度分級（輕型、普通型、重型和危重型）。并根據病變范圍，可預測患者的吸氧頻率、血氧飽和度、全身代謝情況、其他器官損傷程度，預測病人發展為重癥、危重癥的參數、概率和時間，輔助醫生密切觀察并提早干預治療，降低患者死亡率。
三是指導臨床用藥。系統可對同一位患者用藥前后的CT圖像進行對比分析，通過定量計算病灶在用藥前用藥后的變化，判別藥物是否有效，指導臨床用藥。
目前該系統已經在中國科學院國家生物信息中心云平臺（計算機網絡信息中心和北京基因組所）線上部署，并已在廣州中山大學孫逸仙紀念醫院、武漢大學人民醫院、中山大學第三附屬醫院、安徽醫科大學第一附屬醫院和新疆喀什地區第一人民醫院部署使用，接下來將在全國大范圍推廣使用。
隨著全球疫情蔓延，境外機構也可以通過云平臺連接到該AI系統，快速實現中國與全球分享技術和交流經驗，為阻止疫情在世界范圍內進一步蔓延做出中國貢獻。據了解，該團隊還在不斷發展和完善基于AI的醫學影像學技術體系，擴大臨床適用范圍，將其開發成為傳染性疾病的有效輔助診斷工具，推動AI技術在醫療領域的長遠發展。
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