2025年7月30日
公共卫生实验室不仅关注人类疾病。野生动物、家畜和农畜身上的病原体也可能对社会造成重大影响。目前最引人注目的例子是禽流感（即禽流感）：仅今年一年，美国就有超过 3000 万只蛋鸡因感染该病毒死亡或被扑杀以阻止传播，这也是鸡蛋价格创下历史新高的重要原因。禽流感已在个别案例中实现人际传播，尽管尚未出现人传人的情况，但美国疾病控制与预防中心报告称，若病毒发生相关突变，可能引发另一场大流行。
鉴于禽流感等疾病带来的威胁，建立强大且统一的全国性监测计划至关重要。为应对这一挑战，全美 64 家兽医诊断实验室加入了美国农业部下属的国家动物卫生实验室网络（NAHLN）。
这些实验室目前主要依靠基于 PCR 的检测方法，即通过检测特定基因组靶点来诊断疾病。通常，为确定相关基因组靶点，往往需要进行不止一次 PCR 检测。但要检测疑似、未知及新型疾病，最佳方法是对动物的全基因组进行测序。为此，许多 NAHLN 实验室已采用 Illumina DNA 文库制备技术开展全基因组测序。
然而，许多诊断人员对这项技术并不熟悉。为确保所有实验室都能稳定产出可靠、高质量的数据，NAHLN 与 Illumina 销售团队及服务支持团队的代表合作，组织了两场新一代测序研讨会。这些研讨会由美国《救援计划法案》向 NAHLN 提供的资金支持，由科罗拉多州立大学 NAHLN 实验室负责管理。
解析 “箱式工作坊”
今年 5 月，为期三天的首场研讨会在密歇根州立大学 STEM 教学与学习中心举行，来自 39 个州的 49 家实验室的 88 名科学家齐聚一堂，学习 Illumina 的文库制备方法。这是 Illumina 组织过的规模最大的 “箱式工作坊” 教育项目。
密歇根州立大学自身的兽医诊断实验室也参与其中，该实验室的微生物学家兼生物信息学家凯拉・康纳 - 哈利姆博士（Kayla Conner-Halim）担任研讨会协调委员会成员。其所在实验室的主要工作包括农畜的检测与监管，其中就涉及对已知和疑似疾病的全基因组研究。
研讨会分为两个轨道：几乎没有文库制备经验的人员参加初级轨道，通过研讨会和实操培训，学习 Illumina DNA 文库制备技术以及该公司的 NextSeq 1000 和 NextSeq 2000 系统。“初级组有 61 人，每个人都亲自制备了文库，” 康纳 - 哈利姆回忆道。尽管他们身处陌生的实验室，使用不熟悉的设备，周围都是不认识的人，但在 Illumina 现场应用科学家的专业指导下，其中 55 人成功制备出高质量的文库。“在我看来，这是一次巨大的成功，尤其是考虑到很多人此前从未做过这项工作。大家都很兴奋能聚在一起实际操作，而不只是看视频或读资料。”
参加高级主题轨道的人员则深入探讨了测序工作流程和数据分析方案，并重点讨论了靶向文库制备方法（如 Illumina 微生物扩增子制备技术，即 IMAP）。高级轨道还介绍了 Illumina 最新、最强大的台式测序仪系列 ——MiSeq i100 系列。
康纳 - 哈利姆表示，在密歇根州宜人的春日里，这次活动为分散各地的同行提供了难得的线下见面机会。她特别提到，参会者大多是技术人员层级，而非实验室管理者 —— 后者很少有出差的机会。“他们能有这样一次培训机会，我认为很多人离开时都感到自己受到了重视。”
本月在科罗拉多州立大学举办的第二场研讨会聚焦生物信息学培训，内容包括数据流程开发、质量控制和故障排除，这些在监管工作中都极为重要。康纳 - 哈利姆估计，75% 的参与者两场活动都参加了，他们在第二场研讨会上分析的正是自己在第一场中产出的数据。
尽管几乎没有文库制备经验，两个初级小组仍有 90% 的科学家成功制备出高质量的文库。| 图片由 Illumina 提供
为万物测序
两场研讨会均以禽流感为应用案例。培训扩大了能够监测该病毒并为农场生物安全措施或政策调整提供建议的实验室数量，而参与者掌握的专业技能也将适用于其他场景，包括未来可能出现的任何疾病暴发。
这些流程越普及、越标准化，公共卫生机构就越能从容应对下一次大流行 —— 或者，有望在其扩散前加以预防。“2020 年，很多公共卫生实验室正在逐步发展测序能力，结果新冠疫情来了，” 康纳 - 哈利姆说，“他们当时就像在边飞行边造飞机，而且飞机还着火了。我不希望兽医领域陷入这种境地，所以现在做好准备至关重要。”
对 Illumina 和 NAHLN 而言，这类活动都是首次尝试。康纳 - 哈利姆强调，这对加强整个实验室网络具有重要价值：“在当前科研资金不稳定且不确定的环境下，为致力于造福社会的科学家提供这类培训机会，意义重大。” ◆
