波士顿大学对抗COVID-19的秘密武器
文/ Allison Kleber
美国各地2020-21学年的开始几乎立即被有关新型冠状病毒在大学校园迅速爆发、不受控制的报道所破坏，导致许多人质疑恢复住宿学习的选择。在这种不确定的氛围下，波士顿大学决心在其他机构失败的地方取得成功——在秋季学期的中途，波士顿大学兑现了自己的承诺。即使进入全球“第二波”，波士顿大学也没有出现失控社区传播的突发新闻，也没有校园空间因病例迅速增加而关闭。自7月下旬以来，波士顿大学共有249例检测呈阳性*；不到乔治亚州和北卡罗来纳州的一些学校在本学期前几周看到的数字的一半。
波士顿大学成功的秘诀并不难发现。除了严格的社交距离和接触者追踪协议外，查尔斯河校区还拥有自己的内部高容量测试设施。每天进行和处理数千次测试，结果在大约24小时内传送。每个学生、澳门威尼斯人注册网站或澳门威尼斯人注册每周都要经历1-2次这一过程，以足够快的速度提供全面的数据，以便在一两个感染扩散到热点之前进行干预。
但是，当缺乏足够的检测能力从第一天起就一直困扰着美国遏制疫情的努力时，这怎么可能呢？答案可能会让你大吃一惊。
这一切都取决于机器人。
Douglas Densmore教授是电气和计算机工程系的成员，也是设计、自动化、制造和原型实验室（DAMP实验室）的首席PI。DAMP专门为合成生物学澳门威尼斯人注册网站研究开发可重复的、可扩展的自动化过程——换句话说，他们设计和创造了快速、准确和大量处理分子和生物医学材料的方法，使用专门设计用于仔细处理和操作液体样品的机器人。
通过正确的软件配置、测试协议和检测流程，DAMP的机器人每天可以完成的测试数量比任何人类技术团队都要多得多。今年5月，当他和（精密诊断中心的）共同负责人凯瑟琳·克拉珀里奇（Catherine Klapperich）组建团队时，他们有2-3个月的时间来组建一个可以做到这一点的实验室，然后校园里就会挤满依靠这些检测结果来保证安全的学生、教职员工和教授同事。正如潮湿实验室经理塞缪尔·奥利维拉（Samuel Oliveira）所说，这个时间表“有点疯狂——但我们接受了挑战。”
当然，除了最后期限，还有更多的压力。这个团队意识到他们的同事和同学都指望着他们，他们的工作将对他们自己的社区产生直接的影响。临床测试实验室在夏季结束时完全建成并投入使用，最终“参与如此有影响力的事情是一种令人难以置信的有益经历，”该团队的生物自动化专家之一丹妮·傅（Dany Fu）分享了这一观点。这种影响在校园里每天都可见，而这一切都始于实验室的幕后。
8台汉密尔顿液体处理机器人构成了新检测实验室的核心，它们执行的是在很大程度上被认为是冠状病毒检测的金标准：分子RT-qPCR（逆转录聚合酶链反应）测试，用于分离和识别病毒的独特遗传物质。这些机器人装载着自己收集的个体前鼻孔标本，保存在无菌盐水溶液中；他们必须从样本中提取必要的遗传物质，添加化学物质以辅助检测，并将样本通过热循环器，加热它们以使DNA繁殖数百万或数十亿倍，直到数量足够高，可以准确地检测和分析。
“挑战在于，”登斯莫尔教授说，“调整机器人以适应实际使用的液体，校准机器人的运动，并考虑实验室仪器的变化。”这是一项微妙的任务，但从它产生的效率来看是值得的。在Densmore教授的调整和校准机器人的帮助下，实验室每天可以处理近6000个单独的测试。
正是这种转变使得哈佛大学对校园里每个人的严格测试要求变得可行；有了分子检测方案，能够检测出无症状和早期感染，病毒就不能那么容易地在毫无戒心的人群中偷偷摸摸地传播了。当然，有效、广泛的检测并不是一种完美的预防措施，但它是一种强大的工具，波士顿大学持续成功地将感染人数保持在如此低的水平就是证据。
波士顿大学的学生、澳门威尼斯人注册网站和澳门威尼斯人注册已经适应了测试周期的常规节奏，参观了校园周围的四个收集点。其中一个位于Rajen Kilachand综合生命科学中心，这里是DAMP实验室及其临床医生、澳门威尼斯人注册网站研究人员和机器人团队的所在地。到目前为止，每个人——无论是人类还是机器人——都在坚持自己的道路，并证明，只要有合适的资源和一群坚定的工程师，学术生活真的可以在疫情中继续下去。
*在7月27日至11月1日期间共进行了317,634次COVID-19测试