氨基酸测定荧光(“质量开放日”活动走进市质检所)

俄罗斯国立核能研究大学莫斯科工程物理学院（MEPhI）发言人9月底宣布，这款名为Trigger-BIO的仪器可全天候工作，无需人工干预，能在短短数秒内确定空气中是否存在致病性病毒、细菌或一种由活生物体分泌的有毒物质，即毒素。该仪器能识别86种病原体，其中包括引起疫情大流行的新冠病毒。仪器不仅识别速度快，识别精度也不比实验室分析过程低。该研究中心根据俄卫生部订单开发出了这款新仪器。

开发并测试全球首款注册新冠病毒疫苗“卫星-V”的机构加马列亚流行病学和微生物学国家研究中心对科学家们的乐观态度表示赞同。病毒和细菌“扫描仪”测试在该中心通过。

?“扫描仪”如何工作？?

仪器采集空气样本并使用可发出荧光的物质对其产生作用，荧光是这种物质吸收电磁辐射时发出的光。科学家使用两种这样的物质：色氨酸（一种氨基酸）和NAD（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，一种辅酶），这两种物质最常用于对悬浮颗粒的分析。Trigger-BIO一分钟内可检测27升空气，更确切地说是生物气溶胶，即带有有生命活性颗粒和无生命活性颗粒的气体混合物。用波长280纳米和365纳米的发光二极管对每一个空气样本进行辐射。仪器用这种方式进行光谱分析获取进入其视场的每个颗粒的信息。被辐射的颗粒生成一定的信号，仪器通过数据库对其进行验证。如与已知病原体信号相符，就会记录检测到有害生物质。?

该仪器是否有类似产品？?

世界上已有许多可实时测试周围环境空气的仪器。像Trigger-BIO这样使用荧光的仪器有美国的UV-APS、WIBS、英国的MBS、德国的SIBS和瑞士的Rapid-E。也有使用其他技术的仪器，如质谱分析技术。这种仪器是通过激光对空气进行照射，瞬间确定空气中物质的分子成分。还有一种技术是激光诱导击穿光谱技术（LIBS–Laser-induced breakdown spectroscopy），即使用激光激起的火花将空气样本变成微等离子体，这样可以分解颗粒，确定其化学成分。还有一种类型的仪器基于拉曼光谱工作，被检测的物质不会被破坏。该仪器通过与特定波长光束接触发生的反射判断其性质。还有些空气测试仪能对有害物质的DNA做出反应(1,2)。使用的是一种名为聚合酶链反应的技术。这种技术可以增加空气样本中所需物质的基因浓度，因此这种仪器对病原体（如传染病病原体）非常敏感。这些有害物质检测仪器的问题在于其主要适用于检测细菌和真菌感染，检测病毒的能力要低得多，这已被研究证实。主要原因是这些仪器的体积小，遗传信息量不足。?

俄罗斯仪器会更有效地检测病毒吗？

目前还很难有把握这样说，因为Trigger-BIO尚未发布正式文件。病毒直径20-500纳米不等，因此仪器必须对这种大小的颗粒敏感。新冠病毒（COVID-19）病原体SARS-CoV-2直径约为100纳米。进行测试的科学家说，新仪器有效性会与专业生物实验室中的测试相当。加马列亚中心转化生物医学实验室主任特卡丘克（Artem Tkachuk）说，通过使用多个可进行精确特定分析的独立模块可实现这一点。由于同时使用两种荧光物质，Trigger-BIO的有效性也得到提高。俄国立核能研究大学莫斯科工程物理学院电子学、自旋电子学和光子学系副教授科特科夫斯基（Gennadiy Kotkovskiy）说，通过使用单光子计数法由被辐射颗粒生成信号可使仪器敏感度提高十倍。?

实践中如何使用该仪器？?

Trigger-BIO可大幅推动人群大规模聚集地快速诊断。面对新冠疫情大流行，全球所有国家政府都面临这一任务。现有检测方式不是很有效。研究(1,2)表明，遥测体温无法切实可靠地显示被测人员是否感染新冠病毒。加马列亚中心宣布，10月将开始在俄罗斯各大城市地铁和机场安装该仪器。仪器尺寸虽然不大（不到6公斤），却可覆盖约100平方米面积。可直接将其接入中央通风系统。
本文转载自RUTUS

看到这个问题，我居然脑中马上冒出了一堆答案…..而这一堆答案，都可以归属于一个名词范畴——基础研究（basic research）,当然，与之对应的还有一个名词——应用性研究（applied research）

为什么这么说呢？想当年，我博士一毕业就去了企业，一个最主要的原因，就在于我不想继续做基础研究。而之所以不想继续做基础研究的原因，就是因为，它们往往离我们生活太远了，我甚至都无法让我爸妈理解，我博士期间盯着一个蛾子研究了 4 年，还维持很兴奋，到底是为了什么……

那基础研究和应用性研究有什么区别呢？如果粗暴一点总结，大部分基础研究的出发点是为了填补人类对未知世界的认知，而应用性研究的出发点，是为了解决人类的某一种具体的需求。这就是为什么通常企业都只做应用型研究，而基础研究往往主要是在高校和科研机构中开展。

这么一看，是不是就明白了，为什么已看到题目，我脑子马上蹦出了基础研究这个词。但是，虽然从现实层面来看，应用性研究好像确实更有价值，但是！我可以很负责任的告诉你，现在很多应用性研究的底子，都是从数十年前的基础研究中来的，甚至可以说，没有基础研究，就不会有应用性研究。

下面就到了讲故事时间了，作为一个生物人，当然要给大家提一提，绿色荧光蛋白 （Green fluorescent protein：GFP）和水母的故事。

1962 年，一个神奇的现象，引起了日本研究人员下村脩的兴趣，为什么有一种水母（维多利亚多管发光水母(Aequorea victoria)）会在晚上发光？随后，在他的推动下，他的团队在水母体内发现了冷光蛋白质水母素与绿色萤光蛋白，以及编码它们的基因。绿色萤光蛋白是一个由约 238 个氨基酸组成的蛋白质，从蓝光到紫外线都能使其激发，发出绿色萤光。整个发光过程，需要这两种蛋白的配合，且这个冷光蛋白质与钙离子（Ca2+）可产生交互作用。

谁能料到，就这样一个在当时看上去平淡无奇，离我们生活很远，甚至在中途因为无法获取足够得研究经费一度被放弃的研究，却在其它研究学者的持续改良下，在几十年后彻底重新定义荧光显微镜，并且被做成了经典的分子生物学追踪体系，让很多的研究得到了极大的推动。

比如把绿色萤光蛋白基因克隆到其它模式生物上进行表达，由于其发光的特性，常被用做报导基因（reporter gene），可以帮助研究人员对含有特定成分的细胞在体内进行追踪，比如我们想要了解神经系统的发育途径，就可以通过大脑中出现荧光的顺序来获取信息。而这些应用性研究的结论，又最终被用在医学上，使我们人类在日常生活中获益，所谓天道轮回，有没有感觉到很神奇？

当然，2008 年 10 月 8 日，发现 GFP 的下村脩、后期改良 GFP 的美国科学家马丁·查尔菲和钱永健也因此，在 2008 年获得了当年的诺贝尔化学奖。

当然类似的科学研究还有很多，比如当年花费 30 亿美金，由 6 国科学家共同参与，与曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划齐名的人类基因组计划，在当时看来，无疑是跟大众的生活是毫不相干的研究，却在今天与我们每个人息息相关。

比如，通过基因组比对，我们真的发现有一些突变与疾病的产生有相当的关联性，一些完全不抽烟，但患肺癌基因风险较高的人群，肺癌的患病率却比有些基因风险较低的重度烟民高出 40%。

而现在的基因测序成本，已经降低到全民都可以接受的程度，那么，如果我们每个人从一出生就获得了自己的基因组数据，是不是就可以根据自己基因层面的风险，从小就开始针对性的注意自己的生活饮食习惯，从而极大的降低未来的患病概率呢？

人均 120 岁的目标，说不定真的能在 21 世纪实现！