2017年度歐洲發明家大獎花落西門子

歐洲局向57歲的西門子醫療業務荷蘭籍產品經理Jan van den Boogaart及其45歲的奧地利籍同事Oliver Hayden教授頒發了2017年度歐洲發明家獎。他們發明了一種自動檢驗方法，可用于診斷瘧疾這種危及生命的疾病。

在各自研究的基礎上，他們聯袂研發出了一種適用于西門子醫療Advia 2120i血液分析儀的檢測方法。此前，瘧疾診斷需要經歷一個相對耗時、復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行全面血液檢查時自動執行瘧疾檢測。其巨大優勢是，相比于顯微鏡檢查等其他手段，這種方法的產出豐富且成本更低。

據世界衛生組織（WHO）發布的數據，2015年，近半數人口都有感染瘧疾的風險。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尤為肆虐：90%的瘧疾病例和92%的瘧疾死亡發生在這個區域。

Jan van den Boogaart和Oliver Hayden成為2017年度歐洲發明家獎工業組別獲獎者，兩人參加了6月15日在威尼斯舉行的頒獎儀式。

研制出一種自動化驗法的想法也正是來源于此。那時，Jan van den Boogaart開展了面向Advia 2120i血液分析儀的用戶培訓課程。這臺設備可以執行全血細胞計數（CBC）化驗，即計數和分析血細胞及其變化并辨識血細胞在尺寸和數量上的異常，從而輔助診斷貧血、感染、血癌和免疫系統疾病等。后來，一位南非的同事向他提起一種奇怪的現象。“在評估Advia 2120i血液分析儀的化驗結果時，她注意到瘧疾患者的血液化驗值存在某些一致性，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知識

Van den Boogaart從事血液學研究工作已有36年之久。他起初是在一家醫院的實驗室做技師，后來成為現場服務人員，后在西門子醫療擔任產品經理。他在血液化驗及血液化驗所能診斷出的疾病方面，擁有非常豐富的知識。Van den Boogaart意識到，同事的新發現具有重大研究潛力。他開始研究這個課題，并關注研究動向。然后，他開始自己收集數據。他將從未受感染的血液標本上提取的血樣，與來自南非的感染瘧疾的血液標本的血樣進行比對。然后，他將數據匯編入一個龐大的Excel文件中，并在其中列出Advia 2120i血液分析儀得出的測定數據。這個系統可以涵蓋包括紅血球和白血球計數的500個參數。瘧疾感染會在CBC的特定參數中留下蛛絲馬跡。舉例來講，血小板是小的血細胞，當人體受到損傷時，它能起到促進凝血的作用，而瘧疾感染會減少血小板的數量。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*的化驗值。Van den Boogaart聯系了當時還是西門子醫療德國體外診斷和生物科學部門負責人的Oliver Hayden教授。2005年，身為生物化學家的Hayden博士在維也納大學獲得任教資格，教授分析化學。他在西門子醫療工作已有10年，曾在西門子醫療的技術中心工作，這也是西門子醫療的創新工坊。這兩位研究人員聯手，確定了能夠定義患者是否受瘧疾感染的參數組合。根據這些參數組合，他們研制出適用于Advia 2120i血液分析儀的化驗法。這個系統執行的自動測試并不檢測導致瘧疾的寄生蟲，而是檢測瘧疾導致的血液中血小板和免疫細胞發生的變化。Hayden表示：“瘧疾病原體躲過免疫系統，藏在紅血球內，而自動執行的血液檢查無法直接檢測出感染。但我們發現，在血細胞中存在著由瘧疾引發的變化的組合，這是人體試圖抵御這種寄生蟲而留下的‘指紋’。根據這些發現，我們研制出了能夠利用Advia 2120i血液分析儀，在執行大量測試的同時快捷、可靠地檢測出瘧疾的方法。”

平價的技術理念

直到現在，可靠的瘧疾檢驗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，顯微鏡檢驗需要由經驗豐富、訓練有素的人員來操作。而這個過程也十分耗時，僅僅一個標本就可能耗費一個小時。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。但這項測試成本高昂，而且如果操作不當就會導致結果不可靠。

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

攜帶瘧原蟲的蚊子叮咬人類后，寄生蟲很快就會隨血液進入肝臟。瘧原蟲在肝臟內迅速繁殖，但它們初并不發作，有時會進入潛伏期。某些瘧疾要數年后才會發作。一旦病原體進入循環系統，它們就會攻擊紅血球，以便隱藏在紅血球內部以躲過免疫系統，并進一步繁殖。而受感染紅血球破裂后會釋放出病原體并感染更多血細胞。這個循環往復的過程從人體掠奪氧氣，導致間歇性發熱和畏寒。要產生對瘧疾的自然抵抗力，緩解感染癥狀，需要數十年的時間。但5歲以下幼兒的免疫系統尚未發育完善，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以千計的生命。

Hayden表示：“研制出能夠幫助改善數十億人的健康狀況且經濟實用的技術的想法，給了我和Jan莫大的動力。通過自動執行血液檢查來診斷感染的方法在常規臨床應用方面具有巨大潛力。”

同一般的醫療產品一樣，研發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束。van den Boogaart補充道：“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。”瘧疾自動檢測法讓我們看到了醫療技術無限的潛力。發明家獎和人氣獎是歐洲局對投身科研事業，富于創意、甘于奉獻，致力于推動技術向前發展的個人所給予的表彰。