3月9日，麻省理工学院布罗德研究所和哈佛大学核心成员Deborah Hung与她在布莱根妇女医院(BWH)的同事、临床微生物实验室副主任兼医院分子病毒学诊断主任Michael Mina进行了紧急交谈。
作为布罗德研究所传染病和微生物组项目的联合主任，他是冠状病毒(covid19)大流行医学前线的一名主治传染病和BWH的重症监护医师。当天，该州疑似和确诊的covid19病例已增至41例，到第二天早上，这一数字将增加一倍多，达到92例，这促使州长查理贝克(Charlie Baker)宣布该州进入紧急状态。第二天，世界卫生组织宣布冠状病毒爆发为全球大流行。
随着该州阳性病例数量的增加，Hung和其他医生对检测SARS-CoV-2病毒的途径有限越来越感到沮丧，这种病毒会导致covid19。在他们的谈话中，布罗德的副成员、哈佛大学陈曾熙公共卫生学院(Harvard T.H. Chan School of Public Health)的流行病学助理教授米娜(Mina)强调，洪迫切需要增加对covid19的诊断检测能力。
Hung和Mina立刻想到了Broad的基因组学平台可以提供怎样的帮助。2013年，该平台启动了一项工作，为医疗和临床研究提供高质量、经过验证的临床测序，作为该平台大规模研究测序能力的补充。作为布罗德研究所(Broad Institute)的子公司，临床研究测序平台有限责任公司(CRSP)获得了美国病理学家学院(College of American Pathologists)的clia认证和认证，因此它可以将数据返回给医生用于诊断、患者护理和临床试验。预见到快速数据生成的临床需求的增长，CRSP将其设备设计为高度自动化。
Hung和Mina结合实际情况，意识到先进的设备及其受过clia培训的专业人员可能特别适合帮助满足更多COVID-19测试的迫切需要。
那天晚上，洪打电话给基因组平台的高级主管斯泰西·加布里尔(Stacey Gabriel)，询问该平台是否有设备和团队可以帮助加速马萨诸塞州的测试。
在接下来的两周里，基因组学平台与布罗德研究所的团队合作，迅速将该实验室改造成位于布罗德320号查尔斯街(Charles St.)内的高通量COVID-19测试设施。他们与州官员和当地医院合作，竞相提出解决方案，以帮助提高诊断检测的速度和规模。
虽然大多数广泛的员工转移到远程工作和伤口大多数实验室研究符合公共卫生建议,基因组平台关闭大部分标准生产工作和与广泛的设施,安全,健康和安全团队重新配置CRSP空间在一个周末。他们匆忙地建造新的隔离墙来隔离带有传染性样本的工作，为技术人员购买了新的防护装备，并建立了额外的防护、安全和清洁程序来保证团队成员的安全。
在Gabriel和Mina的领导下，CRSP的科学家们修改了CDC的测试方案，该方案是为实验室设计的，可以在低流量下进行人工操作，这样就可以在实验室的自动液体处理机器上运行。这将使该团队有能力每天处理2000个或更多的样本，增加新英格兰地区实验室的能力，并减少将结果从几天扭转到几个小时的时间。基因组学平台的领导者还设计了一个复杂的人员配备计划，使检测能够全天候进行，并与当地医院和州机构的同事合作，以确保受保护数据在诊所之间的顺利和安全传输。
在与牙买加平原的国家公共卫生实验室进行了一系列的活动和合作之后，新的诊断中心已经开始处理病人样本，以检测是否存在SARS-CoV-2病毒。CRSP测试中心,现在一个国家参考实验室,是一个更大的努力的一部分,包括通过Baker-Polito政府COVID-19响应指挥中心,在该地区建立伙伴关系涵盖政府、学术界和私营部门快速增长的能力测试病人和支持公共卫生工作在持续COVID-19大流行。
加布里尔说:“来自四面八方的支持和志愿者为实现这一目标付出了巨大的努力。”“你真的会有这样一种感觉，那就是全世界都想在这个问题上走到一起，整个社区都表现得很出色。”
迅速开展COVID-19检测的努力涉及了Broad公司的基因组学、设施、环境卫生与安全、法律、采购和信息技术团队等等。“我们从广义上和CRSP实验室的人们那里得到了巨大的贡献。这个平台的研发、自动化和软件团队不知疲倦地工作着，有时甚至通宵工作，以经得起这个测试，”基因组平台的转化基因组学高级主任、研究所科学家尼尔·列侬(Niall Lennon)说。“我们很幸运，多年前就投资建设了一个临床实验室。我们在监管和测试环境以及大规模操作复杂分子过程方面的经验，让我们能够迅速应对这场危机。”
机器人技术加速了标准协议
基因组学平台可能以其高通量基因组测序能力而闻名，但CDC的COVID-19检测方案并不分析SARS-CoV-2病毒的基因序列。它使用更简单的方法:从鼻拭子中提取少量病毒RNA，通过逆转录酶定量聚合酶链反应(RT-qPCR)扩增和定量，然后使用荧光染料检测，从而确定样本是否含有病毒。
Hung和Mina最初的直觉是对的，他们认为基因组学平台已经实现了自动化，可以加速RNA提取过程。但是CRSP的研究人员从未对病毒样本做过类似的尝试。尽管该团队每周处理数千份人类DNA和RNA样本，但他们还没有大规模使用病毒RNA，因为病毒RNA需要不同的试剂盒和处理方法。考虑到目前的健康危机，他们知道他们必须尽快学习这个新方案。
3月9日晚，Gabriel和Mina讨论了CDC协议的细节。到上午，Gabriel召集了一个由来自基因组平台的技术开发、自动化、监管和合规团队的同事组成的工作组，以及广泛的信息技术和采购团队，来探索他们是否可以扩大CDC的covid19协议，并在CRSP设施中运行它。
与此同时，在与Mina交谈后不到24小时，Hung就获得了布罗德研究所创始主任、总统的Eric Lander和研究所成员、CRSP的医学主任、布罗德研究所成员Heidi Rehm的支持。其他国家的领导人，包括阿维夫·雷格夫(Aviv Regev)，他是研究所的核心成员，也是细胞电路项目的联合主管，也对这个计划很感兴趣。
特别工作组在接下来的几天里研究了可能满足需求的测试和自动化协议。基因组学平台总经理希拉·道奇(Sheila Dodge)说:“这项测试的挑战在于，如何从病人的鼻腔拭子中提取出真正的病毒RNA物质进行测试。”“大多数实验室都是手工操作，这要花很多时间，但我们知道，液体处理自动化将使我们能够非常迅速地扩展这项测试。”
到3月13日，该团队已经修改了该协议，使其在他们的机器人液体处理机器上运行，并开始在qPCR检测试剂盒附带的阳性和阴性对照上进行测试。他们还从布里格姆妇女医院收集的一些病人的样本中检测了RNA，包括一些使用CDC协议被确认为病毒阳性的病人和一些被检测为阴性的病人。这允许团队验证其流程是否有效。
一个安全的地方进行新的测试
这些最初的测试是成功的，但团队还需要修改实验室空间，以保证工作人员的安全。当病人的样本从诊所或国家实验室到达时，它们由一个含有液体的条形码试管组成，这种液体被称为传输介质，其中包含从病人的鼻拭子中脱落的病毒颗粒。机器人液体处理机器将一些传输介质从条形码管转移到一个96孔的测试板上，在这个测试板上进行自动的RNA提取过程。培养基转移步骤必须在生物安全柜中进行，生物安全柜通过通风将污染空气引入过滤系统，而RNA提取步骤则在实验室的通风柜中进行，以起到额外的密封作用。
由于这种病毒的传染性，研究小组想要把原本在开放实验室里的柜子和头罩放在单独的房间里。3月12日晚，他们联系了布罗德的设施组。次日清晨，空间规划与设计总监汤姆·格里布尔(Tom Grimble)会见了道奇和基因组学平台的过程操作与开发总监温迪·布罗德(Wendy Brodeur)。三人开始制定一个计划，调整空气流动以确保安全，并建造临时墙，用胶带在地板上勾勒出新的结构。格里布尔给了他的团队3月20日完成新空间的最后期限，并动员了他的几名团队成员来协助。项目经理杰西吉尔福伊(Jessie Guilfoy)安排将一个未使用的通风柜从布罗德的埃姆斯街75号(Ames St.)大楼迅速搬到查尔斯街320号，这是一项艰巨但必要的任务，因为新通风柜的制造和交付通常需要数月时间。
整个周末，这个团队都是两班倒，并在3月18日完成了新的测试空间，比他们本来就很紧张的日程提前了。“这绝对不是一个正常的项目，但我们的团队已经习惯了在压力下快速工作，”吉尔福伊说。“每个参与这个项目的人都非常有动力和自豪。”
保护临床数据
Michael Mina继续以他在传染病诊断方面的经验为这项工作提供重要的临床专业知识。Mina与团队和CRSP的医疗主管Heidi Rehm和Steven Harrison密切合作。加布里尔说:“我们非常感谢史蒂文和海蒂与我们一起工作，学习了新的治疗方案和报告要求，让我们准备好返回经临床验证的结果。”
布罗德研究所与波士顿地区的医院和系统有现成的关系，可以方便地与它们进行交互，但CRSP团队必须进行定制，以便更安全地来回发送数据。布罗德研究所(Broad Institute)的软件工程师玛丽莎·费希尔(Marissa Fisher)牵头开发了一种基于云的工具，用于从医院收集患者信息，以便该平台能够跟踪和保护患者信息。
加布里尔和该团队与远大集团的首席信息安全官戴维•伯尼克(David Bernick)密切合作，研究如何在快速处理样本的同时处理敏感的患者数据。他们还聘请了William Hedglon来实现额外的监控功能，以验证数据只有在正确的时间被正确的人访问。William Hedglon是Broad的防御信息安全运营团队的负责人。“我们现有的系统是健壮和安全的，有了这个新的工作流程，我们遵循HIPAA的规定，在CLIA的指导方针下运行，”Hedglon说。
人员拼图
有了现成的工作协议和正在构建的新实验室空间，团队需要重新设计人员配备方法。任何时候都需要大约10个人来充实实验室。道奇公司指定了四个团队，他们将轮流工作，每天工作10小时，中间有3天休息，中间有3天休息。如果一个团队成员在远大集团之外感染了病毒，其他团队的成员就不需要进行自我隔离，因为他们与感染者没有任何互动。
Gabriel、Dodge和其他人最初担心他们没有足够的团队成员日夜不停地运行测试，所以他们在第一周就举行了一次远程会议来评估人们的兴趣。“我的第一个想法是，这是不可能的，”该平台的研发团队的流程开发经理Michelle Cipicchio说。道奇分享了一份电子表格，收集了愿意加入COVID团队的团队成员的名字，在会议期间，文件中填满了愿意处理病毒材料和愿意通宵工作的人的名字。她说:“这太让人难以承受了，我几乎要哭了，因为我以为工作人员会阻止我们完成任务。”
Cipicchio家里有两个男孩，一个蹒跚学步的孩子和一个婴儿。在她了解到国家特别寻求与有能力执行高通量测试的组织合作后，这是一个简单的决定。“这对我的家庭和全州其他家庭一样重要，”Capicchio说，他对CRSP的安全预防措施和严格的员工保护计划印象深刻。“在这种状态下，以我们需要的能力进行测试，这对我们个人来说是有好处的。”
团队成员还必须通过clia认证，这意味着他们可以在临床实验室工作，其结果可以由临床医生返回给患者。最初的团队是由基因组学平台上的科学家组成的，他们已经获得了clia认证，还有许多来自其他国家的志愿者。列侬说:“基因组学平台的领导层被那些挺身而出提供帮助的人的无私回应所淹没。”平台负责人已经培训了数十名实验室工作人员进行测试，并准备培训更多人员。
他说:“我们目前处于非常困难和具有挑战性的环境中，但是帮助解决这场危机，尽我们的一份力量的机会对我们来说是一个非常特殊的机会。”“两周后，我们就准备好了。这让人印象深刻，我们为球队感到骄傲。”
Scott Sassone和Namrata Sengupta报道。
*布罗德研究所的CRSP实验室不直接对COVID-19患者进行检测或返回结果。如果您正在寻求COVID-19的检测，请致电您的医疗服务提供商。
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