抗疫前線的科研女將

(港大醫學院圖片及Karen Grépin個人照片)

新冠狀肺炎肆虐,科研人員是防疫抗疫隊伍重要的環節,儘管醫學科研人員大多是男性,但仍有出色的女性為研究病毒和瘟疫而努力。港大醫學院媒體團隊最近推出系列文章,介紹活躍在抗疫前線的女科學家。港大抗疫最前線根據醫學院報導,推出專頁,英文原文看:Karen GrépinNancy Leung Hiu Lan, Jane Zhou Jie。她們包括:

 

 

Karen Grépin:疫情下婦女受雙重影響

Photo by Jérémy Stenuit on Unsplash

以下是Karen Grépin與醫學院媒體團隊的訪談

全球的日常生活被打亂,這對婦女有何影響?

全球的婦女提供了大部分的保健服務;學校關閉也影響婦女,她們為兒童提供了在學校和托兒所以外的護理。從事這類工作的婦女也受到雙重影響。

全球抗疫措施固然重要,但這些措施也擾亂大眾日常生活。從瘟疫歷史可見,婦女會受的打擊特別嚴重。尤其是身兼母親和護理工作者的婦女,她們往往受到雙重打擊。在西非,學校因伊波拉疫情而關閉後,女童比男童更難返回學校,受影響更大。

香港有數十萬名婦女從海外來港從事家務工作,當中許多人因疫情失業,並因旅行禁令而無法回家。


研究爆發期間對衛生系統的影響時,性別是否一個因素?

全球七成從事衛生和社會服務界的人員都是婦女,在中國湖北,九成以上的衛生保健工作者都是女性。由於醫療衛生隊伍以女性為主,我們必須明白婦女在疾症爆發期間面臨巨大風險。

有關伊波拉病毒,由於病毒主要以血液傳播,年輕女性為避免受感染而減少性行為,無法滿足生育需求。我們還未知新冠肺炎會如何發展,但必須要監測這方面的問題。

我們如何在疾症爆發期間賦予婦女權力?

應盡可能地讓婦女參與討論抗疫措施,目前在國際衛生機構中,女性領導仍然不足。

各國政府機關組織工作組來應對疫情時,應吸納婦女聲音,努力減輕抗疫措施對女性的影響。

梁曉灡:口罩與呼吸道病毒 歷經八年的研究

香港大學公共衞生學院研究助理教授梁曉灡 (港大醫學院圖片)

公共衞生學院研究助理教授梁曉灡詳述她曾參與的研究:呼氣中釋出呼吸道病毒的數量和口罩的功效 (Respiratory virus shedding in exhaled breath and efficacy of face masks)

以下是梁曉灡與醫學院媒體團隊的訪談:

這項研究的靈感來源是什麼?

當公共衞生學院教授高本恩(Ben Cowling)和我設計這項研究時,先不論在公眾健康方面的重要性,從科學的角度我想了解不同呼吸道病毒之間傳播機制潛在的差異。結果,這研究不但對口罩減少不同呼吸道病毒傳播的功效提供重要數據, 亦在當今疫情下就公共衞生防控方面有重要意義。

這項研究受到關注,你有什麼看法?

對大家的關注,我愧不敢當,因為是依靠在我之前的許多科學家辛苦積累了技術和知識,才能讓本研究變得有可能。我衷心希望這些科學家和研究也能得到應有的關注。

從你研結果所知,你對全球發生應否使用口爭論,有什麼感受?

從科學的角度來說,我理解為什麼會有爭議。

眾多科學文獻中確有不同的證據,分別提出口罩可以、或不足以有效地減少呼吸道疾病的傳播。這些不同的結論可能取決於個別研究方案的設計,以及如何定義口罩的「有效性」。例如,我們可以將研究方案以源頭控制角度設計為評估已受感染者佩戴時能否有效減低其傳染性,或以防護性角度設計為評估健康人士佩戴時能否有效減低其受感染的風險;另外,亦可以將「有效性」定義為能否減少感染者呼出的病毒量,或是定義為能否減少個體之間疾病的傳播。

另一方面,與其他公共衞生問題一樣,有關口罩的爭論不只是只從純科學角度考慮,還涉及到資源供應與分配、文化差異、個人自由、公民責任,甚至在一些國家可能還會涉及當地的政治氣氛。

梁曉灡正在研究新冠病毒在香港的擴散 (港大醫學院圖片)

你認為科學家在大眾傳播中扮演什麼角色?

個人而言,我希望科學家至少可以解釋不同科學證據背後的複雜性。雖然不同研究所得的結論看似矛盾,但總體而言我們相信口罩儘管不完美,它在一定程度上還是會減少病毒傳播。

這項研究是一項長達3年的艱苦研究,你能告訴我當中的過程嗎?

其實本研究從開始到結束大概花了8年時間。

我們花了兩年時間設計研究方案及籌備實施。當中包括籌組研究資金,從美國把巨大的呼氣樣本收集機器運到香港,並在本地醫院(香港浸會醫院)找到一個配置有負壓病房的普通科門診以放置機器。我們必須招募傷風感冒的患者,讓他們還在生病時即時參與我們的研究。最終,我們花了四年時間招募足夠參加者完成呼氣樣本採集。我們還花了兩年左右,開發能識別不同呼吸道病毒所需的實驗室檢測及進行數據整理和分析。

就一個研究項目來說這是個非常長遠的投入。你們是如何找到研究參加者的?

我們駐紮在門診,向每一位患有呼吸道疾病的患者詢問篩選問題,以評估他們的資格。由於呼吸道疾病可以是由不同的病毒引起,而這些病毒可能在一年中的不同時間流行傳播,所以我們需要花費如此長時間為每種呼吸道病毒收集足夠的樣本。例如,我們在4年內篩查的3300多人中,只發現54個合資格患者感染了鼻病毒,而它已經是本研究中最常見的呼吸道感染。

8年是一個非常漫長的時間。以你現在所知,你會對2015年從事這項研究的自己說什麼?

我會告訴2015年的我,或者提醒未來的我,研發創造新的科學知識是我身為一個科學家的首要責任,不論在什麼情況下,這是我進行科研的最重要原則,而每一小步都很重要。

 

你能詳細介紹一下研究用的機器嗎?

本研究所用的呼氣收集裝置Gesundheit II(G-II)是由美國哈佛大學公共衞生學院及馬里蘭大學的研究人員所發明,當中包括James McDevitt博士和Donald Milton教授(我的其中一位博士指導老師)。世界上只有3或4台G-II機器,而且都是用作研究用途。

G-II的獨特之處在於,它能從細小的氣溶膠中回收存活的呼吸道病毒,這是證明呼吸道病毒能通過氣溶膠傳播所需的關鍵證據之一。G-II運作的原理是當一個人坐在一個封閉的帳篷內,將他的頭放在G-II內時,G-II能製造強大的連續氣流將他的呼氣全部吸進機器,然後將呼氣分離成飛沫中的較大粒子或較微細的氣溶膠,令它們能被分別收集成單獨的樣本,放入培養基中。

機器看起來很嚇人?

其實設置和操作都很有挑戰性,G-II很大,每一次消毒機器和組裝零件都需要一定的體力。

研究中使用的呼氣收集裝置Gesundheit II(G-II)(研究報告圖片)

參加者有沒有被嚇到?

有些參加者被G-II的體積和許多複雜的儀器嚇到了。我們需要向參加者強調,他們可以隨時停止參與研究。

你對關於氣溶膠傳播的辯論有何感想?

老實說,我對氣溶膠是冠狀病毒的其中一個潛在傳播模式一點也不驚訝。根據我們團隊以及其他科學家就氣溶膠傳播的研究,已經證明這可能是許多呼吸道病毒(如流感)的傳播模式之一。

現在逼切需要解答的是,可能通過氣溶膠傳播對呼吸道病毒的傳染性有何意義。

在你的研究過程中,有什麼有趣的故事嗎?

在研究計劃階段,我們試圖如同美國類似的研究一樣在本地的研究裝置中放置一個溫霧加濕器,以保持帳篷內的高濕度,從而達到最佳呼氣收集效果。溫霧加濕器在美國很常見。

經過多次嘗試在本地採購及試驗後,我們意識到在本地更有可能找到除濕器而非加濕器;更甚,其實在香港的夏天,研究裝置可能根本不需要加濕器來維持帳篷內的濕度。

關於你的研究,你還有什麼想說的嗎?

非常感謝我在港大公共衞生學院的同事們,為我分擔了偶爾的腰酸背痛。還要衷心感謝參與本研究的所有參加者,在整整30分鐘的呼氣收集過程中,他們都能忍耐地專注盯著G-II內。

你目前正在進行一項研究嗎?

是的,我目前正在招募參加者進行一系列社區縱向觀察研究和疫苗試驗,以了解不同個體之間其免疫力的差異,從而解釋為什麼在感染同一種呼吸道病毒時,某些人的疾病會比較嚴重。

周婕:擁抱類器官的力量和美麗

香港大學微生物學系助理教授周婕 (港大醫學院圖片)

除預防感染外,許多科學家也著手研究新冠病毒的源頭和特性,發現蝙蝠是很多感染人類的病毒的天然宿主。疫情爆發初期,科研人員從患者樣本和蝙蝠病毒中分離新冠病毒時遇上困難。微生物學系助理教授周婕,利用蝙蝠腸道器官做實驗,解決病毒分離問題,證明新冠病毒可感染蝙蝠腸道細胞,研究已在《自然醫學》發表。

何時開始用類器官做研究?為什麼會使用類器官?

大約五年前,類器官進入了我的視野,我馬上就用作研究。作為生物醫學領域的科學家,我們研究的是人類的生理和疾病。然而,除了纖維母細胞,人體中很少有細胞可以長期穩定地在體外維持並增殖。

受益於病理學訓練,我非常清楚傳統細胞是不可能模擬人體的原生細胞的。意識到這一點也無濟於事,因為沒有現成的體外模型可以代替細胞系進行常規研究。

與其他體外模型相比,培養類器官有什麼優勢?

類器官培養的優點是它能使原生上皮細胞在體外長期增殖。因此,活體組織中的許多生物過程都可以在培養皿中進行研究。這是人類生物學的重大突破。

與使用動物研究傳染病相比,使用類器官有什麼好處?

實驗動物,例如小鼠,廣泛用於研究傳染病。然而,動物模型有其局限性,包括小鼠和人類之間的內在生物學差異等。因此,動物實驗經常不能再現人類受感染的病理。

您認為未來生物醫學研究將如何受到類器官影響?

在培養皿中建立和生長人類的類器官,正在革命性地改變生物醫學研究,開闢了許多可能性,包括但不限於研究人類發育、建立人類生物學/病理學模型、測試治療劑和再生醫學。

類器官如何幫助呼吸道病毒的研究?

呼吸道類器官可能是研究呼吸道病毒的最佳模型系統。然而我們目前的類器官只包含上皮成分。我們的希望是進一步發展類器官,以更好地模擬人類呼吸道組織。

另一項我們經常聽到的類器官是人類氣道類器官,為什麼呢?

人類氣道類器官可以模擬原生氣道上皮。我們早前在PNAS發表的文章中,證明了這些氣道類器官可以用作評估新發流感病毒在人類中的感染力。現在,我們正在用這些氣道類器官來研究受新冠病毒感染的呼吸道。

現時,3D培養技術進展已可展現胚胎和成年哺乳動物幹細胞的自組織特性,由此技術產生的器官體可呈現腎、肺、腸道、大腦和視網膜等器官的關鍵結構和功能。    參考研究連結

你最近用蝙蝠腸道類器官來研究新冠病毒,你談更多嗎?

我之前從未接觸過蝙蝠病毒。新冠病毒的出現,讓我意識到大多數蝙蝠病毒都無法獨立分離,阻礙了對蝙蝠病毒的了解,尤其是其人畜共患的可能性。

大量研究,包括我們的研究都表明,SARS相關的冠狀病毒可以感染蝙蝠腸道細胞。於是我想,如果能建立蝙蝠腸道的類器官,就可以解決蝙蝠病毒分離的問題。

另外,今年1月香港出現首宗個案時,我們的同事傾注了很多時間和精力分離新冠病毒。這病毒與許多在蝙蝠身上發現的SARS相關冠狀病毒非常相似。我推測,也許蝙蝠類器官可以分離新冠病毒。實驗證明,病毒在蝙蝠腸道類器官中生長得非常好。

我們在《自然醫學》上發表文章後,幾位研究蝙蝠病毒的病毒學家都找我們合作。這些蝙蝠類器官提供了一個全新的、獨特的模型來分離和研究眾多蝙蝠病毒。

研究團隊合照 (港大醫學院圖片)

關於新冠病毒的致病途徑,還有哪些問題需要解答?

我想弄清楚為什麼新冠病毒有高度傳播性?主要受感染的呼吸道上皮細胞,其細胞基礎是什麼?

您最初是做醫生的,是什麼讓你對科研產生興趣?

當我開始做研究的時候,我找到了真正的自己,一個充滿激情和自信的自己。我堅信科學是世界的動力。作為一名科學家,我感到非常自豪。

其他醫生和研究人員,可能會對類器官研究感興趣,你對他們有什麼建議? 

類器官技術現在正在改變人類生物學的格局。擁抱它,享受類器官的力量和美麗。

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