智算多多



当我们谈论“健康公平”时,常常停留在宏大的词语里——疾病、资源、制度。但真正的差距,往往具体到一个人和一片土地。
想要改变这些差距,离不开富有创造力的新工具与新方法。创新当然意味着突破和提升,但在全球健康与发展议题中,它更意味着「可及」——让资源有限的人也能用得起、用得上。
今年2月,我们在上海认识了几位老师,他们在做的事情,正是为了抵达。只有当好的方法能够抵达,人们才有机会被改变。
首先有请舌拭子结核快速检测工具团队的代表——普世利华的廖晓旺先生。
廖晓旺:大家好,其实我已经把结核病检测的「实验室」带到了现场。箱子里就是我们要展示的解决方案,里面有检测试剂卡、分子检测平台、移动电源。
这套工具就可以通过舌拭子采样,快速做结核病的初始检测,只需要25分钟就能出结果。
主持人:很多人对传统的结核病检测手段没有太多概念,您能不能介绍一下?
廖晓旺:在过去几十年,结核病诊断主要依靠「三驾马车」。
所以,传统检测困境在于:快的看不准,准的又太慢,又快又准的却高度依赖中心实验室。这也是为什么我们需要一种既快、又准、还能走出实验室的新解决方案。
主持人:那为什么要用舌拭子?这个采样部位的改变是为什么?
廖晓旺:上述提到的检测方法都有一个硬伤——必须基于痰液样本。那没痰该怎么办?
这主要涉及两类人群,第一类是「有痰难咳」的人。
想让一个极度虚弱的老人,配合你咳出一口合格的、来自肺部深处的浓痰,不仅是个高难度的技术活,更是一种折磨。有些甚至需要通过气管镜取肺泡灌洗液这样侵入性的有创检查来采样。
第二类是「无痰可咳」的人。
痰液本身是一种免疫反应的「产物」,有些免疫力低下的患者,产生不了痰液。另外,对于无症状患者,病菌在体内潜伏得很深,身体还没拉响警报,但是已经在传染了。如果没有检测,我……
所以面对这些群体,舌拭子。
主持人:采样部位更友好,结果又快又准,还便携。既然您带来了,能不能现场测一测?
廖晓旺:当然可以。首先,像这样采集舌部样本后,放入试剂管中充分洗脱。
然后将这个试剂管放入预热好的混匀仪中,处理5分钟。接下来将处理好的样本注入这块芯片,拧紧、按压,快速摇匀,
最后,像插游戏卡一样把它直接插入分析仪。我们需要等待20分钟左右,就能看到这个结果了。
主持人:我怎么知道我的结果呢?
廖晓旺:最直接的方法,是通过看灯来读取结果。万一非常不幸您是阳性,那它就会亮起中间的红灯。如果是阴性,则会亮起绿灯。
除此之外,还可以连接手机App和电脑软件进行读取。
主持人:不瞒各位,我在学生时代曾经是个肺结核患者,所以我从没有像今天这样这么期待绿色。
趁着等待的时间,我们请廖总再来聊一聊:在痰液里获取样本和在舌头上获取样本,它获得的细菌载量是一样的吗?会不会影响检测结果的准确性?
廖晓旺:您问到我们的核心技术了。舌拭子样本带来的最大挑战就是细菌载量低,为了让微量的细菌也能被发现,我们团队创新性地引入了一种酶切荧光探针,它就像信号放大器一样,精准识别,确保低浓度的样本也能被精准检出。
主持人:这套工具这么好,为什么过去我们没有尝试这个方案?
廖晓旺:其实过去十年,WHO一直在推动非痰液的解决方案,但需要技术突破。我们原来的目标是2025年消除结核病,现在已经2026年了,每年新发患者仍旧超过1000万人,其中仍有200到300万未被及时诊断或报告。
如果没有创新工具,每年这两三百万患者是永远不可能通过痰液被发现的,这会成为结核病传播的一个未解之谜。
现在我们的目标是在2035年终结结核病,所以我们的设备要解决这最后一公里难题。一方面,要让「便携」解决了路通不通的问题(设施门槛);另一方面,要让「舌拭子」解决车能不能开进家门的问题(取样门槛)。
其实都是可及性的问题。它作为一个重要的去中心化的工具,可以说就是为了终结结核病而诞生的。
主持人:怎么理解公共卫生领域的「去中心化」产品?
廖晓旺:传统的中心化是「人找实验室」,样本得跋山涉水运到几千公里外的中心实验室。不仅贵,更耽误了诊疗的时间。
而去中心化是「实验室找人」,把实验室的能力下沉到第一现场。无论是非洲的村落还是印尼的海岛,在采样现场就能直接锁定病人。
这带来的最大改变,是传染病防控逻辑的逆转——我们不再需要被动等待,而是拎着箱子主动走进社区,把那些隐匿患者提前找出来。对于传染病防控来说,主动发现,就是最好的阻断。
主持人:最后想请问做这个产品,给您个人带来了哪些感受?
廖晓旺:我最开始是做肿瘤领域的,总是要攻克最难的科学堡垒,当然,也伴随着很高的商业价值。在转到公共卫生领域后,我看到了完全不同的一个世界。
公卫覆盖的都是经济欠发达的地方,对接的都是高度影响健康及生活质量的疾病。而且经济越受限,它在人群中的传播就越难控制。
这让我深刻意识到一件事:在公卫领域,「用得起」本身就是一种最高级的技术。如果技术无法抵达那些最需要的人,那么它的精密就失去了意义。
这一路走来,我遇到的每一个公卫人,无论是专家,还是同行,都非常纯粹。大家似乎都有同一个默契:我们是在修筑一道传染病防线。能成为这道防线里的一块砖,我觉得很荣幸,也很踏实。
舌拭子结核快检工具是为了在疾病发生时快速找到感染者,按照这个思路,我们可以问一个更激进的问题:能不能在疾病没找上人之前,先把它拦在半路呢?接下来我们要说说蚊子了。
根据WHO的统计数据,每年全球约有70万人死于蚊子叮咬传播的疾病,不光是疟疾,它还传播登革热、寨卡病毒病、基孔肯雅热等疾病。在近千年里,人和蚊子的斗争从未间断,我们很难说已经战胜了蚊子。
所以,今天向大家介绍一位大开脑洞的科学家,既然灭蚊赛道足够拥挤,他决定反其道而行之,「救救」蚊子,有请王四宝老师。
主持人:王老师您好,灭蚊子都灭不过来,您是怎么想到要「救」蚊子的?
王四宝:「救」蚊子当然是一种形象的比方,实际上疟疾是由雌性按蚊叮咬、由疟原虫引起的一种重要的蚊媒传染病。疟原虫进入蚊子肠道后,需要一到两周发育繁殖,最后再通过蚊子叮咬传播。因此从某种程度上讲,蚊子也是受害者。
疟疾涉及人的健康,也涉及蚊子的健康,更涉及环境的健康。如果我们有办法治疗蚊子,在它传播疟疾之前,先把它体内的疟原虫消灭掉,那它叮咬时就不会传播这种疾病了。
这个方法也是我们团队自2012年以来一直在探索的,叫「治蚊防疟」,目前在蚊媒传染病防控方面有很好的应用前景。
主持人: 自然界中真有这样善良的、不传疟疾的蚊子吗?
王四宝:还真有。我们系统分析了2000年-2010年我国的疟疾流行病学数据后,发现云南腾冲跟缅甸交界,有不少输入性疟疾病例,但本地新发病例却非常少,很多年份都是零。
也就是说,外面的疟疾被传到腾冲以后,在当地没有被蚊子传开来。
我们知道疟原虫最终要在蚊子的肠道里发育繁殖,那问题就来了,是不是这种蚊子的肠道里藏着什么「秘密武器」?
蚊子的肠道和人的一样,寄居着大量细菌。我们就猜想,腾冲的蚊子可能携带了特别的细菌,让它们天然能抵抗疟原虫。
主持人:所以接下来,咱就得上它肠子里去看看了?
王四宝:没错,要回答这个问题,我们必须探秘蚊子的肠道。今天我们也把实验室的显微镜搬到了现场,给大家做一个演示。
首先我们用两个镊子,分别夹住蚊子的头部和尾部,往两边一拽,它的肠道就被分离出来了。这个白色的就是蚊子的中肠。
接下来我们再看一个吸过血的蚊子。如果有晕血的,可以把眼睛闭一闭。
蚊子吸血以后,它的中肠就会膨大。现在这个血液在消化过程中,已经变黑了。
主持人:得到蚊子肠道,接下来我们干什么呢?
王四宝:接下来我们需要把蚊子肠道研磨、稀释,再涂布到培养皿平板上培养。通常一两天后,就会长出颜色各异、形态不同的细菌菌落。
一开始我们在腾冲蚊子肠道里确实找到了五六种其他地区蚊子没有的「特有菌」,当时大家都很兴奋,以为找到了关键线索。
结果验证后发现,这几种细菌对疟原虫几乎没有影响,我们只能心有不甘地排除这些候选者,重新回到起点。
既然「特有菌」走不通,那就换个思路:去看蚊子的「共有菌」里有没有某种特殊的菌株起作用。因为即便菌种相同,菌株也可能千差万别:就像我们都是黄种人,但南方人不吃辣,四川人特别能吃辣。
于是我们扩大检索范围,果然从蚊子的核心菌(在不同地域蚊虫肠道中普遍存在的细菌)中,锁定了一株特殊的共生菌——解脲沙雷氏菌Su_YN1,它产生的代谢物几乎可以把疟原虫全部杀死。
主持人:如果说非洲疫区的蚊子也能携带这种「益生菌」,是不是它们也能天然抗疟了?
王四宝:是的。在非洲,我们偶然在角落发现了一个丢弃的陶罐,里面藏着很多蚊子。因为蚊子白天需要找一些阴暗的地方躲起来休息,晚上飞到家里咬人。我们就利用这个自然习性,
通过在非洲的半现场实验,验证了我们这个菌可以快速地在蚊子种群里面传播:一种是通过雌蚊产卵传给它的下一代,代代相传;另一种是通过交配,雌蚊和雄蚊之间彼此分享。
主持人:已经出现了「蚊传蚊」的现象。
王四宝:没错,我们也把共生菌做成了一系列产品,有不同的剂型。比如片剂和颗粒剂可以投放到孳生水体里,让孑孓取食,从而从小就获得这个菌。抗疟要从娃娃抓起。
主持人:要直接播撒在环境里,它的安全性怎么样?我们都知道DDT曾经风靡一时,但某种程度上也给环境带来了几乎不可逆的危害。
王四宝:为了大规模地投放,必须要做一些环境的安全评估。我们现在已经通过了一系列,最终发现对小鼠、鱼、蜜蜂、蚕宝宝等都没有任何的负面影响。
主持人:最后问您一个个人问题,费了这么多功夫,找到Su_YN1那天,您跟团队是怎么庆祝的?
王四宝:这项研究花了接近七年的时间。发现这个菌时我们都比较兴奋,但并没有特别庆祝。因为作为一个科学工作者,一项重要的发现只是科研长征中的某个重要节点,所以马上想的是接下来要做什么,如何验证、如何转化到实际应用等等,还有很多事情等着我们。
如果这个小小的共生菌,最终能够发展为一种生态友好、更加智慧的干预工具,那它的价值就不仅仅是学术论文,而是有可能为终结这场「持续千年的战争」贡献来自中国的创新方案。
最后我想强调的是,虽然我们国家消除了疟疾,但是消除不等于消灭。每年依然有3000多例的输入性疟疾病例,而且蚊虫媒介分布广泛,很容易造成输入再传播。因此,我们的疟疾防控任重道远。
用共生菌对付蚊子,是一种非常典型的公共卫生思路:改变环境,保护人群。但还有一个永远绕不开的问题:当风险真的降临到一个具体的人身上时,我们能不能给ta以确定性?如果有了适宜的技术,我们应该优先给谁?
接下来这项创新,不在实验室,也不在大医院,就在你的掌心里。有请理邦超声产品经理刘恒。
主持人:我想请问刘老师第一个问题是:为什么超声检查在孕妇的产检中如此不可或缺?
刘恒:我身边这一台就是目前医院常规使用的超声诊断设备,包含了设备主机和探头。简单来说,超声就是「用声音看世界」。探头会发出人耳听不见的高频声波,经过处理后形成最终的超声图像。
相较于X光、CT这种放射性检查,超声具有无辐射、可重复性强、实时成像的特点,所以非常适合孕期产检。
在国内,通常孕妇在产前至少要经历五次超声检查,以保证孕妇和胎儿的安全。
主持人:也就意味着,我们每个人在出生前都接触了超声检查?
刘恒:没错。但这个前提是,母亲有条件享受超声检查。今天我们在上海,大家的孕检都很方便,费用也被医保覆盖了,所有孕妇都能享受全孕周的产检服务。
但身处欠发达地区的孕妇是很难享受到超声服务的。首先,不是每家医院都有超声设备。即便有了设备,谁来操作?
在国内,一个超声科医生需要经过长时间的专业学习,加上医院的规范性培训,最后才能上岗。但在非洲,比如马拉维,全国人口超过2100万人,只有四名超声医生。横向类比的话,相当于全上海只有不到10名超声医生,那咱们产检要排到猴年马月。
而在偏远地区,设备、医生、基础设施这三样往往同时缺失。这张图就是非洲的医护人员仍然在用简易的听筒来确认胎心,可见相关设备的缺失是多么严重。
这种缺失代价巨大,全球70%的孕产妇死亡发生在非洲。
主持人:如果要给欠发达地区提供他们用得上的超声设备,我们应该做什么改进?
刘恒:首先是便携,不可能背着一个大机器上山下乡。我们的设备只有一个探头,搭配智能手机或平板进行使用,相当灵活。
其次,操作必须得简单。传统的超声检查非常依赖医生的经验手法,而我们的产品基于6步「盲扫」操作,AI算法自动识别、搜集数据进行分析输出结果。这样即便没有专业的超声医生,经过简单的培训,相关人员都可以快速上手操作。
主持人:六步盲扫,我能行吗?
刘恒:当然可以,我们今天带了体模,里面是一个23周的婴儿模型,并且有模拟的羊水环境,请您来上手试验一下,我尽量不做任何提示。
首先,我们需要在孕妇的肚子上把耦合剂涂均匀。耦合剂的作用是隔绝探头跟皮肤之间的空气,保证超声波能够完整地进入到人体体内。
抹均匀之后,我们点击屏幕上的「开始扫查」,根据屏幕的指引完成就好。
每一步的扫查基本控制在10秒,平板右侧的指示区会给使用者指引,比如你的探头是否正常接触到皮肤,需要做什么调整等等。
咱们看到最后的结果:23周零6天。跟23周的体模在一个正常的误差范围之内,还算是比较好的一个结果。
实际在应用中,我们输出的页面上包含六个核心指标:孕龄、胎重、胎位、羊水深度、是否多胎,以及推测的预产期。
主持人:为什么是这六个指标?
刘恒:在很多非洲地区,孕妇记不清末次月经,甚至没有预产期的概念,到了迫不得已才匆忙赶往医院;而孕龄和胎重,就是评估胎儿生长发育的重要参数。
再比方说胎位,如果是非头位,要做剖腹产干预,如果是多胞胎,就要作为高危产妇进行风险预警;包括羊水过少或者过多,都会影响到胎儿的发育。
我们的产品不是为了代替传统超声,而是去解决在没有传统超声的情况下,怎么排查风险的问题。把风险预警提前,主动让产品来适应和满足她们的需求,而不是反过来让人适应工具。
主持人:要把一个70-80kg的大家伙压缩到手掌里,主要的技术难点有哪些?
刘恒:确实非常困难。首先是硬件,我们需要把像处理器、电池、收发电路这些压缩到一个小小的探头里,需要很强的工程和技术能力。
另外一点是算法。我们的应用是基于AI算法,背后需要大量的数据去学习训练。为此我们在中国、欧洲还有非洲等地采集了不同的数据用于算法的优化,提高它的准确性,同时降低对算力的要求。
主持人:这台机器现在多少钱?
刘恒:传统的超声仪器费用在几十万到几百万不等。但我们这款产品面向的是欠发达地区,终端价格要少于传统机器的1/10,甚至更低。
价格低,首先就保证了低资源国家采购的可能性,因为很多时候他们的预算是非常有限的。而当我去非洲说出这个价格的时候,很多客户和政府官员都很惊喜,他们从来没有见过价格这么低廉的超声设备。
主持人:我知道您去过很多次非洲的基层医疗机构,能不能跟我们分享一个让您印象最深刻的场景?
刘恒:有一次我在非洲出差,我们花了六七个小时到达一个村庄。因为路上太泥泞了,中间还陷进去了几次,最后不得已换了皮卡。到达之后我们发现,跟想象的完全不一样,仅仅是几个木质的屋子,房间里面放着非常简易的病床。
当时我就在想,如果孕妇真的在这种情况下生产,那她要面临多大的一个风险。所以我们做这个产品,首先要让这些医疗从业者能够获得这个产品,也就是「可及性」,其次是怎么样易于使用。
我们公司的核心理念是“坚持有价值的创新”,不会让医疗产品永远处在高高在上的地位。
主持人:当地的医生对这个产品是什么感受?
刘恒:我一开始以为他们可能会有点抵触新的技术、AI这些东西。但是当他们自己使用之后,都特别兴奋,会用amazing来形容这个产品。
所以能在公共卫生事业上贡献一点微薄之力,我也挺自豪的。有一句话说得很好,叫作“道阻且长,行则将至”。只要有人做,最终我们一定会抵达那个目的地。
从保障生命的角度,我们能做的有很多。但健康从来不只是医疗系统内部的事,很多时候它还取决于一些更基础的问题——有没有清洁的水、充足的粮食、合理的分配制度,以及稳定的生活环境。
接下来我们要把舞台从医院拉到土地上,请到和水稻打了一辈子交道的刘灶长老师。
主持人:大家都吃过米饭,但不是每个人都见过活的水稻,我们先来做一道热身题。现在这张图片里,是水稻还是稗草?
刘灶长:这是一株稗草。大家的农业知识都很扎实,看来我们农学家要丢🍚碗了。
具体来说一下,稗草长相上跟水稻是一模一样的。但是它的叶子上没有叶舌、叶耳,而且摸上去特别光滑;水稻的叶片摸上去会有些刺手。
主持人:大家都知道袁隆平先生,似乎超级杂交稻已经解决了吃饭问题,为什么您的团队还要研究节水抗旱稻呢?
刘灶长:水稻发展到超级稻阶段以后,单产水平已经很高了,比如亩产1200公斤、1400公斤甚至更高。但是它需要配套的是「高标准农田」,也就是要有充足的水分,旱能灌溉,涝能排水,同时还要土壤肥沃,还要追加足够的肥料,才能实现超高产。
所以从20多年前开始,我们主要瞄准中低产田,去研发提高水稻节水抗旱能力的品种类型,来提高中低产田上种植水稻的产量。
而且未来干旱、洪涝这样的极端天气越来越多,不稳定的气候会给水稻造成很大的产量损失。所以我们希望研发一个广泛的生态适应性的水稻品种类型,来应对这样的气候变化。
主持人:确实,人都快受不了,别说稻子了。那它是如何做到节水又抗旱的?
刘灶长:普通水稻的秧苗,表层是要淹水的。而节水抗旱稻的表层不需要淹水,只需要土壤保持湿润即可。
普通水稻的根系主要分布在浅表土壤,一旦遇上干旱,耐受不了多少天。
而节水抗旱稻的根系能够向深层土壤方向去生长,面对短期干旱,它能够向深层土壤里面找水吃。所以节水抗旱稻可以减少大约50%的灌溉量,每吨水生产的稻谷更多。
另外,当它遇到干旱时,叶片上的气孔具有更巧妙的动态开闭机制,减少体内水分的蒸腾消耗,保证生命在干旱条件下维持。普通水稻的这种功能就较差一些。
主持人:除了性状上有优势,从种植方式上来说有变化吗?还需要弯着腰插秧吗?
刘灶长:不需要了。因为都在旱地上,可以「直播」——直接播撒种子。因此减少了很多劳力、生产资料的投入。我们讲,穿着皮鞋种稻子。
主持人:农民还是为了多打粮、多挣钱,那咱们这个品种的产量怎么样?
刘灶长:我们在国内推广运用的实践证明,在一般的情况下,亩产量都能够达到500公斤。在管理水平较好的地方,亩产量甚至可以达到600公斤,相当于现在上海水稻单产的平均水平。
这几年我们也推出了适合上海的品种,像「八月香」这样典型的节水抗旱稻,在上海超市里就能买到,非常畅销。
主持人:它的口感怎么样?
刘灶长:它跟常规的水稻一样,甚至还有更好的食味品质。因为节水抗旱稻使用的化肥数量要减少1/3,特别是氮肥。在栽培过程中,特别是生长后期,如果增施氮肥,会导致稻米煮出的米饭口感变差。
主持人:少施氮肥,是不是意味着咱们的稻子对环境也友好?
刘灶长:对的,常规水稻在淹水条件下,甲烷细菌特别活跃,能够把土壤当中的有机质降解形成甲烷,一方面通过植株的气孔排放到大气当中,另一方面直接通过土壤的水层排放到大气当中。夏天如果我们赤脚踩入稻田的话,看到冒泡咕噜咕噜出来的,那个就是土壤排出的甲烷。
节水抗旱稻因为不淹水,在这一点上就很有优势。通过我们长期定点测试,节水抗旱稻在栽培过程当中,全过程的甲烷排放量跟淹水栽培的稻子相比,可以减少最高达到90%。
主持人:不用担心晕碳,吃个饭还能为节能减排做贡献,真是我们吃货的福音。听说咱们的稻子也「出海」到非洲了,在非洲的推广情况如何?
刘灶长:十多年来,我们在盖茨基金会和国家重点研发项目的支持下,已经在非洲的11个国家成功种植。比如中东非的肯尼亚、乌干达,坦桑尼亚,西非的加纳、安哥拉和布加那法索,都开始了商业化的种植。
这张图就是在坦桑尼亚印度洋上的一个岛——桑吉巴尔的试种,取得了非常好的成效。当地的农民看到节水抗旱稻的表现以后,也纷纷来联系我们想要获得这个种子。
主持人:当地人喜欢吃大米吗?
刘灶长:大米在非洲粮食当中排在第三或者第四位,还是属于一个比较次要的粮食作物,主要的是木薯和玉米。但这些旱粮在食用过程中,首先要把它磨成粉,然后再加工成各种各样的食品,对于家庭妇女来说,是一种非常繁琐复杂的劳动。
而稻米具备膳食便利性,一把稻米加上一勺水,煮熟了就能够开饭。因此一些经济发展起来的家庭,开始增加大米的消费,特别是看到节水抗旱稻的表现以后,种植的积极性增高了许多。
主持人:不只节水抗旱,还能为节能减排做贡献,还能间接地推动家务劳动的平等,这个水稻可太卷了。最后问刘老师一个个人问题,听说您今天在现场想向一位科学家发出联合攻关的邀请,是吗?
刘灶长:是的。因为节水抗旱稻不仅有广泛的生态适应性,跟健康也有密切的关系。它在旱地种植,整个管理过程都是没有积水的,因此田间的蚊虫滋生量会大大减少。我想它跟减少疟疾可能有密切的关系。
将来我们有可能跟王四宝老师课题组联合起来,做成交叉学科的攻关,探讨它们之间发生的机理或者效应,是非常有意义的。
再次感谢上台的所有讲者,也谢谢蚊子,谢谢水稻。
如果把时间线拉长,我们会意识到,人类的健康福祉得到极大提升,也不过是最近100年的事情。
因为有了疫苗,我们可以把疾病挡在门外;因为孕产妇和婴儿健康得到保障,我们能够把生命向更高处托举;因为有了清洁的水、足够的粮食,我们才有机会坐在这里讨论全球的大事情。
所以今天所有的演讲者,包括过去发生的一切,都一再告诉我们:未来不会理所当然地变好,传染病不会真的消失不见。我们关心这些大事,不是因为某个大人物、大口号,也不是因为未来真的许诺给我们什么,而是我们相信自己有能力去做出选择。
我们相信,行动依然可以创造希望,相信自己仍然可以选择成为一个这样的人——「关心粮食和蔬菜」,关心每一个人,而不是真的「对这个坚硬的世界背过脸去」。
请别忘了,心怀希望本身也是一种行动。谢谢大家!