近日在線(xiàn)發(fā)表于國際學(xué)術(shù)刊物《呼吸研究雜志》的一篇論文表明，北京大學(xué)環(huán)境學(xué)院要茂盛教授團隊與北京市朝陽(yáng)區疾病預防與控制中心等團隊合作，集成呼出氣采樣、氣相色譜-離子遷移譜檢測和機器學(xué)習模型，研發(fā)出了新冠感染的無(wú)創(chuàng )呼出氣揮發(fā)性有機物組合指紋篩查系統，該系統已經(jīng)申請了國家發(fā)明專(zhuān)利。

 

　　要茂盛向科技日報記者解釋了該技術(shù)背后的原理：由于能量消耗方式的變化，新冠感染者呼出氣體的化學(xué)成分會(huì )出現不同。實(shí)驗表明，新冠患者和其他呼吸系統疾病患者呼出氣中丙醇水平相比健康受試者顯著(zhù)升高，而新冠患者呼出氣中丙酮水平相比其他呼吸系統感染患者和健康受試者顯著(zhù)降低。研究團隊結合不同對照組的呼出氣樣品及其背景環(huán)境空氣進(jìn)行分析，識別出了12種關(guān)鍵內源性VOCs（揮發(fā)性有機物）標志物。這些標志物就是篩查識別新冠感染者獨一無(wú)二的“指紋”，使其區別于健康人以及其他呼吸系統疾病的患者。

 

　　檢測中無(wú)需任何檢測試劑，被試者使用一次性呼吸袋，只要呼氣30秒便可完成樣品采集。獲得呼出氣樣本后，系統結合支持向量、梯度加速和隨機森林三種機器學(xué)習算法對12種關(guān)鍵VOCs標志物進(jìn)行建模，最快能在5—10分鐘內實(shí)現新冠患者快速篩查?；诂F有數據模型，檢測的特異性和靈敏度達到了95%以上。相比核酸檢測，這種方法不僅簡(jiǎn)便省時(shí)，還十分經(jīng)濟。

 

　　“實(shí)驗已經(jīng)證明這種方法有效。檢測不但快，而且足夠靈敏。”要茂盛介紹說(shuō)，“從實(shí)驗到臨床，需要的是更多的樣本量。”此前參與研究的包括74例新冠患者，30例非新冠呼吸系統感染患者，以及87位醫務(wù)工作人員和健康受試者。目前，新冠感染的無(wú)創(chuàng )呼出氣篩查系統正計劃擴大樣本量，開(kāi)展進(jìn)一步優(yōu)化與測試，以實(shí)現推廣應用。

 

　　要茂盛補充說(shuō)，新冠核酸檢測有時(shí)會(huì )出現“假陰性”的問(wèn)題。在疫情防控工作當中，假陰性（即實(shí)際感染新冠但檢測為陰性）會(huì )帶來(lái)巨大隱患，特別是在核酸假陰性條件下解除隔離的漏檢風(fēng)險。許多場(chǎng)所和場(chǎng)景都需要快速篩查，例如高層會(huì )議、海關(guān)入境、特殊航班、隔離酒店、收治醫院等。在這些地方，無(wú)創(chuàng )呼出氣篩查系統有望發(fā)揮額外輔助作用，填補核酸檢測在時(shí)間和靈敏度方面的不足，做到“雙保險”，降低新冠肺炎傳播風(fēng)險。

 

　　據國際媒體報道，2020年以來(lái)，新加坡、日本、印度尼西亞等國科研人員都曾開(kāi)發(fā)“呼氣測新冠”技術(shù)。對此，要茂盛指出，中國研究團隊是最早取得此項成果的。

 

　　“新冠疫情暴發(fā)之初，我們就在開(kāi)發(fā)這種技術(shù)。2020年6月，我們就以預印版的形式發(fā)表了研究成果，在國際范圍內是最早的。”要茂盛強調說(shuō)。