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宾州州立大学新闻

种子基金启动了47个跨学科团队来进行COVID-19的研究

种子基金支持47个项目,目的是预防和治疗19号致命流感病毒,并创造工具来应对大流行的社会和经济影响。图像:融合医学动画,Unsplash

大学公园,爸爸。——宾州州立大学的100多名研究人员正以惊人的速度和智慧,将他们的研究项目转向应对covid19危机,这要归功于哈克生命科学研究所牵头的一项种子拨款计划。该项目共向来自3个校区、8个学院和25个以上院系的47个研究团队提供了225万美元的资助。

哈克生命科学研究所所长安德鲁·里德说:“我们的教师们灵活地将研究项目转向寻找解决方案,这让我深受鼓舞。”“我们在宾州州立大学的基础设施促进了这一转变。例如,该大学拥有一个高度安全的BSL-3实验室,可以进行体外药物测试,以及进行基因组学、代谢组学、发酵和低温电子显微镜等功能的设施。”

传染病动力学中心主任伊丽莎白·麦格劳指出,种子基金的目的是帮助教师们启动他们的项目,这样他们就可以迅速利用外部资金。

她说:“我们现在就需要解决‘vid19’危机。”“种子基金允许我们的研究人员马上开始。这种病毒可能会在这里长期存在。现在在研究上的投资可以使我们所有人在未来多年受益。”

45个得到资助的项目属于6个主题领域,这些领域旨在预防和治疗19日供血供血国际会议,并创建处理大流行的社会和经济影响的工具。

诊断和检测

需要对SARS-CoV-2进行广泛检测,以提供有效的卫生保健并防止进一步传播。生物医学工程教授王勇是宾夕法尼亚州立大学的研究人员之一,他们正在开发诊断SARS-CoV-2感染的新工具。他和他的团队正在生产一种便携式手持设备,可以快速、灵敏地检测唾液中的SARS-CoV-2,而不需要使用酶、抗体或妨碍其他检测工具效率的复杂仪器。

王说:“COVID-19的爆发需要开发出快速、灵敏、准确和廉价检测SARS-CoV-2的方法。”“现有的方法涉及使用抗体和/或酶,这是固有的不稳定。这可能是经常获得假阳性结果的原因。我们正在开发一种方法,不仅可以检测SARS-CoV-2,还可以检测未来可能威胁人类的任何其他病毒。”

Suresh Kuchipudi
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动物诊断实验室副主任兼兽医和生物医学科学教授Suresh Kuchipudi及其同事描述了光辐射消毒和减少冠状病毒传播的能力。

IMAGE: Sanjana Kuchipudi

一旦一个病人被确定为COVID-19阳性,我们可以做些什么来优化他或她的结果?在另一个项目中,小儿科助理教授史蒂文·希克斯(Steven Hicks)和他的同事们正在寻找唾液中的分子生物标记,以帮助预测哪些患者在病情严重恶化之前需要进一步的治疗。

“数百万人可能需要重症监护,”希克斯说。“管理激增的危重病人所需的资源将给美国的医疗保健系统带来巨大的压力。我们的生物标志物可以帮助临床医生预测SARS-CoV-2感染导致的急性呼吸窘迫,并采取适当的措施积极干预。”

治疗和疫苗

用安全有效的疫苗预防SARS-CoV-2感染将是护理的黄金标准;然而,将这类疫苗推向市场需要解决这些问题,比如无法产生强大的免疫反应,这些问题一直困扰着疫苗的开发。

生物化学和分子生物学助理教授斯科特·林德纳(Scott Lindner)和兽医及生物医学健康助理教授特洛伊·萨顿(Troy Sutton)正在开发一种鼻内模拟病毒疫苗,然后在动物模型上测试这种候选疫苗。

“多种候选疫苗正在进行临床试验。这些疫苗必须注射到肌肉中,在那里它们将能够诱导保护肺部的抗体,而不是上呼吸道,”Lindner说。“我们正在开发一种疫苗,可以在病毒进入肺部之前通过鼻内注射来抵御病毒。”

林德纳和萨顿的疫苗使用了一种SARS-CoV-2峰值蛋白作为抗原——诱导免疫反应的外来物质。其他正在研发的疫苗是利用外来DNA片段来诱发免疫反应。

生物医学工程助理教授Scott Medina说:“这些基于dna的疫苗由于降解速度快、进入宿主细胞的吸收有限和表达效率低而没有被广泛采用。”

麦地那正在开发一种低成本的可吸入给药系统,以绕过阻碍dna疫苗开发的问题。该系统包括一个仿生学的、凝胶状的纳米颗粒气雾剂,或“气凝胶”,它安全地将疫苗携带到肺部,在那里它可以被细胞迅速吸收。

阻断传播的干预措施

预防感染也可以通过仔细洗手来实现。事实上,用肥皂洗手是全球建议的预防COVID-19传播的最重要的控制措施。然而,据机械工程副教授黄德成(tako – sing Wong)介绍,洗手有两个主要的缺点:用洗手的方法对整个皮肤表面进行彻底消毒很有挑战性,而且推荐的20秒洗手时间需要大量的水。

王家卫和他的同事、生物医学工程教授王柏健(Pak-Kin Wong)正在研制一种能自我修复的液体薄膜,这种薄膜能阻止微观粒子的通过,并能自动修复自身的损伤。

tako – sing说:“如果成功的话,这种薄膜将能够在5秒内彻底清洁手部表面,而且每次洗手只用不到一茶匙的水。”“这项技术不仅可以作为一种快速有效的疾病控制措施,为发达国家的医院和公共地区服务,而且它还可以使全世界遭受严重缺水的大约40亿人受益。

预测建模和计算数据科学

我们都知道,放松我们的行为干预,尤其是社会疏离,可能导致病毒卷土重来,从而延长大流行,并导致更多的死亡。生物学助理教授尼塔•巴蒂(Nita Bharti)表示,在中国、韩国和意大利等早期行为干预措施取得成功的地区,由于过早放松行为干预措施,最有可能出现后续传播浪潮。

Nita Bharti and Matt Ferrari with satellite data
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生物学助理教授尼塔•巴蒂(Nita Bharti)获得了一笔种子基金,用于预测在那些过早放松了行为干预的领域,covid19将重新出现。

IMAGE: Patrick Mansell

Bharti和他的合作者、地理学副教授Anthony Robinson正在测量地点内部和地点之间的移动和接触模式的变化,以评估它们对covid19疫情的影响,在这些地区,早期行为干预措施的放松会立即带来后续传播浪潮的风险。

Bharti说:“应对大流行的决策需要可操作的信息和清晰的沟通。”“我们的工作将在报告的COVID-19病例之前提供特定地点的早期预警。这些早期指标将指导监测和检测工作,并为预防复发的行为干预提供信息。”

信息科学与技术教授Prasenjit Mitra和信息科学与技术教授David Reese Lee Giles正在开发另一种帮助决策者的计算工具。他们通过开发基于人工智能的工具来提取相关信息,链接相关项目,并使这些项目易于搜索和使用,以回答关于大流行的重要问题,从而试图理解全球科学界正在产生的大量信息。

米特拉说:“所有这些学术研究中包含的信息和知识可以帮助我们更好地了解大流行,并在政府一级制定政策指导。”“我们的工具将为科学家和决策者提供最新的‘科学现状’观点,这些观点基于最著名的证据,并将识别隐藏的联系和关键的知识缺口。”

社会科学

COVID-19正在影响全球人口的所有阶层,其全部影响还有待观察。基督教康奈尔大学人类发展和家庭研究的副教授,专门研究公共卫生应对和父母的压力的影响在孩子的安全和健康网络调查儿童的父母年龄的他一直在美国东北部的他的目标是通知策略支持弱势儿童和他们的家庭。

康奈尔说:“社会疏远措施、大规模的学校和儿童看护中心的关闭,虽然是必要的,但却会导致孩子们花更多的时间呆在家里,他们可能会经历更多的儿童虐待事件,这些虐待事件是由面临工作和经济问题的看护人造成的,此外还有其他的压力因素。”“了解家庭困境的严重程度很重要,这样我们才能最好地分配资源来保护他们。”

如果COVID-19大流行持续足够长的时间,它可能通过限制进入我们的粮食储备、减少农场劳动力资源和中断国际进口等影响,威胁我们的粮食供应。

由生产系统和建模副教授Armen Kemanian领导的一个跨学科研究小组正在编写一份关于covid19对宾夕法尼亚州农业和食品供应链影响的报告。此外,他们还将部署评估食品系统风险和确定合理干预措施的工具。

他说:“由于大多数美国州政府和国家都在抵制COVID-19,因此,对宾夕法尼亚州和整个国家来说,保持食品系统的完整以及了解食品系统对环境的广泛影响是至关重要的。”

队列研究

家庭与社区医学教授亚历山德拉•齐格斯卡(Aleksandra Zgierska)表示,与大流行无关的是,怀孕本身会增加女性出现食品不安全、家庭暴力、抑郁、药物滥用、焦虑和睡眠障碍的风险。此外,她还补充说,受猪流感影响的妇女的怀孕和产后期间发生并发症的风险增加了4-5倍,包括死亡率。

她说:“我们必须确定并处理COVID-19对孕妇的影响。”“这种风险可能直接来自于COVID感染,当前的社会距离要求,这可能导致工作和食品不安全,并导致家庭虐待和加剧母亲对孩子健康的焦虑,因为COVID-19接触可能会影响妇女的健康和精神健康。”

Zgierska和她的同事将在Milton S. Hershey医疗中心评估和确定怀孕患者的即时需求,并迅速将最脆弱的患者与他们所需的资源联系起来。

社区支持

在几周内派出47个研究小组对COVID-19进行研究,表明了我们整个研究事业的决心,负责研究的高级副总裁劳拉·韦斯(Lora Weiss)说。

”牵头的哈克研究院生命科学、COVID-19种子赠款项目将不可能没有的协作和支持社会科学研究所,材料研究所、计算和数据科学研究所能源与环境研究所,以及几个大学的大学。这些跨学科的关系对这一倡议的成功至关重要,”她说。

如果你想支持宾夕法尼亚州立大学关于COVID-19的研究,请访问https://raise.psu.edu/response/。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.psu.edu/story/615456/2020/04/14/research/seed-grants-jump-start-47-interdisciplinary-teams-conduct-covid-19