歐洲局向57歲的西門子醫(yī)療業(yè)務(wù)荷蘭籍產(chǎn)品經(jīng)理Jan van den Boogaart及其45歲的奧地利籍同事Oliver Hayden教授頒發(fā)了2017年度歐洲發(fā)明家獎(jiǎng)。他們發(fā)明了一種自動(dòng)檢驗(yàn)方法，可用于診斷瘧疾這種危及生命的疾病。

在各自研究的基礎(chǔ)上，他們聯(lián)袂研發(fā)出了一種適用于西門子醫(yī)療Advia 2120i血液分析儀的檢測方法。此前，瘧疾診斷需要經(jīng)歷一個(gè)相對耗時(shí)、復(fù)雜且成本高昂的過程。但有了這種新的檢測方法，Advia 2120i血液分析儀可以在進(jìn)行全面血液檢查時(shí)自動(dòng)執(zhí)行瘧疾檢測。其巨大優(yōu)勢是，相比于顯微鏡檢查等其他手段，這種方法的產(chǎn)出豐富且成本更低。

據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）發(fā)布的數(shù)據(jù)，2015年，近半數(shù)人口都有感染瘧疾的風(fēng)險(xiǎn)。同年，這種熱帶疾病奪走了429000條寶貴的生命，其中三分之二是未滿5歲的幼兒。這種疾病的非特異性癥狀令診斷變得更加復(fù)雜：高燒、畏寒、頭痛和虛弱無力感。這種疾病在非洲撒哈拉沙漠以南地區(qū)尤為肆虐：90%的瘧疾病例和92%的瘧疾死亡發(fā)生在這個(gè)區(qū)域。

Jan van den Boogaart和Oliver Hayden成為2017年度歐洲發(fā)明家獎(jiǎng)工業(yè)組別獲獎(jiǎng)?wù)?，兩人參加?月15日在威尼斯舉行的頒獎(jiǎng)儀式。

研制出一種自動(dòng)化驗(yàn)法的想法也正是來源于此。那時(shí)，Jan van den Boogaart開展了面向Advia 2120i血液分析儀的用戶培訓(xùn)課程。這臺(tái)設(shè)備可以執(zhí)行全血細(xì)胞計(jì)數(shù)（CBC）化驗(yàn)，即計(jì)數(shù)和分析血細(xì)胞及其變化并辨識(shí)血細(xì)胞在尺寸和數(shù)量上的異常，從而輔助診斷貧血、感染、血癌和免疫系統(tǒng)疾病等。后來，一位南非的同事向他提起一種奇怪的現(xiàn)象。“在評估Advia 2120i血液分析儀的化驗(yàn)結(jié)果時(shí)，她注意到瘧疾患者的血液化驗(yàn)值存在某些一致性，但她沒有找到這其中存在的明確的模式。”van den Boogaart說道。

令人驚嘆的血液化驗(yàn)知識(shí)

Van den Boogaart從事血液學(xué)研究工作已有36年之久。他起初是在一家醫(yī)院的實(shí)驗(yàn)室做技師，后來成為現(xiàn)場服務(wù)人員，后在西門子醫(yī)療擔(dān)任產(chǎn)品經(jīng)理。他在血液化驗(yàn)及血液化驗(yàn)所能診斷出的疾病方面，擁有非常豐富的知識(shí)。Van den Boogaart意識(shí)到，同事的新發(fā)現(xiàn)具有重大研究潛力。他開始研究這個(gè)課題，并關(guān)注研究動(dòng)向。然后，他開始自己收集數(shù)據(jù)。他將從未受感染的血液標(biāo)本上提取的血樣，與來自南非的感染瘧疾的血液標(biāo)本的血樣進(jìn)行比對。然后，他將數(shù)據(jù)匯編入一個(gè)龐大的Excel文件中，并在其中列出Advia 2120i血液分析儀得出的測定數(shù)據(jù)。這個(gè)系統(tǒng)可以涵蓋包括紅血球和白血球計(jì)數(shù)的500個(gè)參數(shù)。瘧疾感染會(huì)在CBC的特定參數(shù)中留下蛛絲馬跡。舉例來講，血小板是小的血細(xì)胞，當(dāng)人體受到損傷時(shí)，它能起到促進(jìn)凝血的作用，而瘧疾感染會(huì)減少血小板的數(shù)量。然而，許多跡象也符合其它疾病的癥狀。

問題是如何找出那些瘧疾*的化驗(yàn)值。Van den Boogaart聯(lián)系了當(dāng)時(shí)還是西門子醫(yī)療德國體外診斷和生物科學(xué)部門負(fù)責(zé)人的Oliver Hayden教授。2005年，身為生物化學(xué)家的Hayden博士在維也納大學(xué)獲得任教資格，教授分析化學(xué)。他在西門子醫(yī)療工作已有10年，曾在西門子醫(yī)療的技術(shù)中心工作，這也是西門子醫(yī)療的創(chuàng)新工坊。這兩位研究人員聯(lián)手，確定了能夠定義患者是否受瘧疾感染的參數(shù)組合。根據(jù)這些參數(shù)組合，他們研制出適用于Advia 2120i血液分析儀的化驗(yàn)法。這個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行的自動(dòng)測試并不檢測導(dǎo)致瘧疾的寄生蟲，而是檢測瘧疾導(dǎo)致的血液中血小板和免疫細(xì)胞發(fā)生的變化。Hayden表示：“瘧疾病原體躲過免疫系統(tǒng)，藏在紅血球內(nèi)，而自動(dòng)執(zhí)行的血液檢查無法直接檢測出感染。但我們發(fā)現(xiàn)，在血細(xì)胞中存在著由瘧疾引發(fā)的變化的組合，這是人體試圖抵御這種寄生蟲而留下的‘指紋’。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)，我們研制出了能夠利用Advia 2120i血液分析儀，在執(zhí)行大量測試的同時(shí)快捷、可靠地檢測出瘧疾的方法。”

平價(jià)的技術(shù)理念

直到現(xiàn)在，可靠的瘧疾檢驗(yàn)方法都是通過顯微鏡來檢查血液中的瘧原蟲。瘧原蟲是一種經(jīng)雌性瘧蚊傳播到人體的寄生蟲。由于在顯微鏡下分辨出瘧原蟲較為困難，顯微鏡檢驗(yàn)需要由經(jīng)驗(yàn)豐富、訓(xùn)練有素的人員來操作。而這個(gè)過程也十分耗時(shí)，僅僅一個(gè)標(biāo)本就可能耗費(fèi)一個(gè)小時(shí)。近年來，人們也越來越頻繁地利用不涉及顯微鏡檢查的快捷測試來診斷瘧疾，例如用試紙來檢測瘧原蟲特異性抗原。但這項(xiàng)測試成本高昂，而且如果操作不當(dāng)就會(huì)導(dǎo)致結(jié)果不可靠。

Jan van den Boogaart（左）和Oliver Hayden博士。

攜帶瘧原蟲的蚊子叮咬人類后，寄生蟲很快就會(huì)隨血液進(jìn)入肝臟。瘧原蟲在肝臟內(nèi)迅速繁殖，但它們初并不發(fā)作，有時(shí)會(huì)進(jìn)入潛伏期。某些瘧疾要數(shù)年后才會(huì)發(fā)作。一旦病原體進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，它們就會(huì)攻擊紅血球，以便隱藏在紅血球內(nèi)部以躲過免疫系統(tǒng)，并進(jìn)一步繁殖。而受感染紅血球破裂后會(huì)釋放出病原體并感染更多血細(xì)胞。這個(gè)循環(huán)往復(fù)的過程從人體掠奪氧氣，導(dǎo)致間歇性發(fā)熱和畏寒。要產(chǎn)生對瘧疾的自然抵抗力，緩解感染癥狀，需要數(shù)十年的時(shí)間。但5歲以下幼兒的免疫系統(tǒng)尚未發(fā)育完善，因此瘧疾造成的兒童死亡率特別高。能夠大批量使用的快捷診斷方法可以挽救數(shù)以千計(jì)的生命。

Hayden表示：“研制出能夠幫助改善數(shù)十億人的健康狀況且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的技術(shù)的想法，給了我和Jan莫大的動(dòng)力。通過自動(dòng)執(zhí)行血液檢查來診斷感染的方法在常規(guī)臨床應(yīng)用方面具有巨大潛力。”

同一般的醫(yī)療產(chǎn)品一樣，研發(fā)階段之后緊接著是全面的臨床研究。但這并不意味著研究過程結(jié)束。van den Boogaart補(bǔ)充道：“目前，我們正在收集更多樣本以深入研究這種方法在原則上是否適用于其他病原體。”瘧疾自動(dòng)檢測法讓我們看到了醫(yī)療技術(shù)無限的潛力。發(fā)明家獎(jiǎng)和人氣獎(jiǎng)是歐洲局對投身科研事業(yè)，富于創(chuàng)意、甘于奉獻(xiàn)，致力于推動(dòng)技術(shù)向前發(fā)展的個(gè)人所給予的表彰。