各国实验室趋于寂静,科学家做准备应对疫情长期干扰

来源 | ScienceAAAS

撰文 | Kelly Servick等

密歇根州立大学的进化生物学家Richard Lenski花了很多时间来思考微生物是怎样生长和繁殖的。他的研究团队自从1988年以来,在实验室环境下观察了超过73000代大肠杆菌的生长和演化。所以,当新冠肺炎(COVID-19)这种由冠状病毒SARS-CoV-2引发的疾病开始出现在美国时,他就预料到感染规模会呈指数型增长——这些初始病例只是预示了将要发生的事情。

这周,由于世界各地的研究机构都在忙于为新冠肺炎疫情做准备,并且还考虑到实验室的职员和学生们在延缓病毒的传播中所扮演的角色,Lenski决定冷冻他的细菌并暂停这项进行了32年的研究实验。

他说:“我不想让那些负责这项日常工作(维持细菌)的人在可能感觉身体不舒服的时候还倍感压力。”  对于这项实验计划来说,这只是一个 “细微的干扰”,只需要把细菌解冻就能恢复实验。但这项实验的中断只是整个科研环境中的冰山一角。有难以计数的不同领域的实验室正在重新调整和规划它们的实验项目,而且还有很多实验项目是没办法通过简简单单地把样本放进冰柜里就可以中断的。

控制病毒传播的措施因大学而异,并且往往反映了当地疫情暴发的严重程度。许多研究人员告诉ScienceInsider,跟人类瘟疫的流行造成的可怕后果相比,他们实验中断的损失根本算不上什么。

有些科研机构在尽量减少大楼里聚集人群的同时还是允许研究人员进入实验室,但是其他的一些科研机构则不支持所有的实验室内的实验活动。哈佛大学艺术与科学学院的标准在3月12日这天从前者改变成了后者。该学院院长呼吁在3月18日之前“减少研究活动”并在随后的6-8周内“禁止进入实验室”。

对许多研究人员来说,一个最大的问题就是该如何在疫情暴发并且出现动物保护团队人手短缺的情况下维持小鼠的数量。进化生物学家Hopi Hoekstra 怀疑她将不得不减少半数的小鼠(几百只小鼠),并且这可能要求她杀掉这些小鼠。

她研究团队中许多品种的小鼠都是从野外捕捉过来的,并且由于它们独特的行为而被研究。她表示,虽然实验室中许多种类的小鼠在疫情结束之后可以在大型供应商那里得到补充,但是,“如果发生了什么事情,或者它们得不到长期的照顾,我们如此大量地减少鼠群数量,会导致我们无法维持它们的运转,甚至于那些独特的老鼠会永远消失。”

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在米兰,像这样的大学校园都被下令关闭。这些大学的实验室也必须服从这一规定 | AP PHOTO/LUCA BRUNO

由于无法提供治疗,研究人员只能希望出现最好的结果

那些依靠国际旅行进行项目研究的研究人员已经开始放弃一些科研计划了。传染性疾病基金会和抗艾滋病组织的流行病学家Camila González-Beiras原本预期在二月底飞往巴布亚新几内亚完成一项大约由5万人参与的试验,这项试验旨在比较使用阿奇霉素治疗溃疡性皮肤雅司病的两种策略。

他所在的科研团队已经发现了一些初步证据,证明三剂给药比目前推荐使用的单剂给药能提供更长久的保护,并且试验的返回主要是出于一些伦理方面的原因:给那些对照组的单剂给药病人提供额外一剂药,并寻找潜在的抗药性病例。

但是就在上周,巴布亚新几内亚卫生部建议González-Beiras和她的团队取消这次旅行计划。卫生部和世界卫生组织对于该项目的资助已经不确定是否能发放,而且原本合作参与此项目的国家卫生官员们已经被重新分配到机场参与新冠肺炎的筛查任务。

虽然González-Beiras已经从菲律宾度假归来回到巴布亚新几内亚了,但是她团队中其他五名成员可能要从西班牙赶回来,而那里现在已经有超过4000例新冠肺炎确诊病例了。她说,他们前往巴布亚新几内亚的旅行“将是非常不负责任的”,巴布亚新几内亚目前还没有病例记录。

目前她正在试图订机票回家,而且她乐观地认为与他们团队合作进行试验的社区现在已经有能力自行确诊和管理新发的雅司病病例,即使这个项目无法按计划结束。那些没有获得额外给药的病例仍然应该受到两年或更长时间的保护,她说:“我觉得应该没问题。”接着她又补充道:“我希望没问题。”

几近成功的科考船任务被延误

北极星号科考船被冰面冻住了,在北极地区缓缓移动。他们原本正在参与为期一年的马赛克任务,此项任务的目的在于探究气候变化对北极的影响。而在新冠肺炎期间被困在这里将是非常糟糕的。

最近,由于原计划要登上科考飞机搜集大气数据的一名成员被检测出SARS-CoV-2新冠病毒呈阳性,这艘科考船错失了一项几近成功的任务。这名团队成员曾于3月5日在德国不莱梅参与了一项筹备会议。为了以防万一,参与了会议的所有人都接受了病毒检测。目前有20多名与会者被隔离在家至少2周。

马赛克探险队队长Markus Rex是阿尔弗雷德·韦格纳研究所亥姆霍兹极地和海洋研究中心的大气科学家。他向我们介绍说,这个科研飞行团队原计划在3月11日起飞,所以隔离措施意味着飞行计划将要被推迟。Rex说,虽然被感染的队员并没有按计划登船,但他可能感染了挪威斯瓦尔巴特群岛(Svalbard)集结地点的工作人员。

之后的科考成员,包括飞行小组和预定4月份前往该船的小组成员,将接受两次测试,一次是在离家之前,另一次是在集结地点。他接着说,虽然这个船有能力隔离病人,但是COVID-19新冠肺炎感染 “是我们希望尽一切努力去避免的事。”

旅行限制成为了阻碍

旅行限制曾两次惹恼了Michael Clark,他是普渡大学的一名天体物理学家以及博士后。他在位于意大利地底下的格兰萨索国家实验室从事XENON探测器方面的工作,该探测器正在寻找猜想中的的暗物质粒子。

Clark在今年二月到达那里,协助安装了最新、最大版本的探测器。他原本打算短暂回到普渡大学并在三月初返回意大利,但当他所在的大学宣布对来自意大利旅客的旅行禁令之后,为了避免被困在美国,他决定留在意大利。

随后在3月11日,美国总统唐纳德·特朗普(Donald Trump)宣布禁止非美国国民从欧洲飞往美国,因此作为加拿大人的Clark认为,他不得不在实验一切顺利的时候回家。于是他花了2220美元买了一张周五飞往芝加哥的机票。Clark说,无论如何,这个实验室似乎也打算关闭了。

由160名成员组成的XENON小组已经完成了新探测器精致的内部结构的安装,并且正在加紧关闭外部容器。他说:“目前这项工作正在紧急开展,以确保我们可以让探测器处于安全的状况。”他将面临14天的自我隔离,他说他将利用这14天来分析之前版本XENON的数据。

长期的封闭措施或将改变研究重点

在意大利受新冠疫情最严重的伦巴第地区,结构生物学家Federico Forneris担心长达几个月的封闭措施可能会永久性地改变他的研究方向。他在帕维亚大学的实验室研究突触的形成和胶质的产生,以及它们在癌症转移中的潜在意义。

从本周一开始,他的大学只允许教职工和技术人员进入实验室,而不允许博士生和博士后进入,并且进入人员只允许从事一些必要的工作,比如维持细胞系或实验动物的生存。由于Forneris没有技术人员,所以他敦促他的大学派一名学生或博士后来帮助他培养细胞。

他说:“大部分实验室的工作都被叫停了。”他的实验室的成员们目前都在家工作,阅读论文或是分析数据。如果封闭措施持续的时间过长,他可能会把他的研究重点转移到计算生物学上,因为这个领域允许他远程办公。

在笨拙的工作环境中升级大型强子对撞机

不断传播的病毒放慢了世界上最大的核粒子加速器的速度,这个大型强子对撞机 (LHC)坐落于靠近瑞士日内瓦的地方。2018年12月至今,这个27公里长的加速器已经被关闭长达2年之久,以升级它和4个巨型粒子探测器。

石溪大学的粒子物理学家John Hobbs告诉我们:“相比于当初运行的时候,现在这架机器更需要物理学家进入其内部。”但是欧洲核子研究委员会(CERN),作为欧洲粒子实验室和大型强子对撞机的总部,已经限制了关键人员的进入。

这项工作的进度受到了影响。Hobbs以及大约5000名来自遥远地方的从事巨大的ATLAS粒子探测器工作的研究人员,努力与在现场的规模小得多的团队进行远程协作。Hobbs说:“过去24小时里我几乎用了3个小时在Skype(网络通话软件)上远程指导一名工作人员安装我们的电子设备。”通常来说,这类安装工作只需要花费一个小时。“他说点什么,然后把摄像头对准我们正在看的东西,之后我们又要再聊一会儿

他表示,在不知道欧洲核子研究委员会的禁令将持续多久的情况下,他也无法判断整个大型强子对撞机的升级工作是否会被延误。

泪水和急于保存的样本——癌症实验室的疏散

癌症遗传学家Alberto Bardelli在3月7日收到来自他所在研究所的科研主管和总干事的邮件,他只有48小时的时间来关闭位于意大利都灵大学的实验室。当他将实验室即将关闭的消息告知25名实验室成员时,有些成员流下了眼泪。他说:“实验室是我们的第二个家。”

研究人员们仓促地冷冻好病人的样本,但是他们并不知道这些样本在解冻之后还能否继续使用。一名人员被获准每天进入实验室来检查关键设备是否运行良好,但是用来支持临床试验的组织样本的收集和分析工作被叫停了。

Bardelli目前正担心他将无法在他实验室的几个国家级和欧洲资助项目中履行承诺。他说:“我希望我们能有机会延长发布报告和交付研究成果的最后期限。”同时,他对于他们机构开展的其他实验项目的中断感到惋惜,其中还包括开发一种针对新型冠状病毒的诊断测试。

对于失去机会的焦虑正在蔓延开来。当Lenski的大肠杆菌实验安全地被冻结之后,他开始与其他研究小组分享他的实验减缓计划,并且他还加入到科学家的倡议行列,敦促同事们抵制以在社区内传播病毒为代价来完成实验室工作的冲动。

他说:“这对科学事业的打击是破坏性,但是它同时也提醒我们,我们还有平凡的生活要过,同时还有需要我们保护的人在等着我们。”

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