《周禮·天官·獸醫(yī)》記載,“獸醫(yī),掌療獸病,療獸瘍。”很久之前,人類在發(fā)展畜牧業(yè)的同時(shí),便開始了與動(dòng)物疾病的斗爭(zhēng)。歷經(jīng)時(shí)間長(zhǎng)河的洗禮,獸醫(yī)學(xué)的概念早已不再局限于“為獸醫(yī)病”,而是發(fā)展為涵蓋人獸共患疾病、食品安全、微生物耐藥、比較醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的綜合性學(xué)科。
主持制定獸藥殘留檢測(cè)方法國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、填補(bǔ)獸藥及有害物質(zhì)殘留快速檢測(cè)產(chǎn)品空白、率先發(fā)現(xiàn)重要抗生素耐藥新基因……中國(guó)工程院院士、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院院長(zhǎng)沈建忠已在動(dòng)物醫(yī)學(xué)的教學(xué)與科研領(lǐng)域?qū)W習(xí)、工作了40余載?!拔液芟矚g我的工作,我們的研究不僅僅在為動(dòng)物的健康服務(wù),也是在為人類的健康服務(wù)?!?/p>
引領(lǐng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定
坐落于中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)(西校區(qū))的國(guó)家獸藥安全評(píng)價(jià)中心,有兩間色譜質(zhì)譜室,多臺(tái)大型精密儀器全年無休。天平室、樣品前處理室、檢測(cè)室、數(shù)據(jù)分析室等一應(yīng)俱全,組成藥物殘留檢測(cè)技術(shù)研究的“流水線”。
時(shí)間拉回到20世紀(jì)80年代末至90年代初,藥物殘留檢測(cè)技術(shù)研究還是另一番景象。
那時(shí),我國(guó)剛剛開展規(guī)?;B(yǎng)殖,農(nóng)副產(chǎn)品也陸續(xù)出海。然而,最初出口到國(guó)外的一些動(dòng)物源性產(chǎn)品卻被檢測(cè)出藥物殘留不符合當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn),這讓沈建忠非常著急?!霸谝?guī)?;B(yǎng)殖中使用獸藥來防治動(dòng)物疾病,這在國(guó)外已屢見不鮮。但我國(guó)在規(guī)?;B(yǎng)殖方面與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家還有差距,有些技術(shù)水平未能滿足規(guī)?;B(yǎng)殖需求?!鄙蚪ㄖ医忉?。
想要確認(rèn)藥物殘留是否超標(biāo),就要制定相應(yīng)的檢測(cè)手段,還要有與國(guó)際同步的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。彼時(shí),沈建忠剛剛從北京農(nóng)業(yè)大學(xué)(現(xiàn)中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué))畢業(yè)留校任教不久,他臨危受命——兩間實(shí)驗(yàn)室、一套液相色譜儀,開始了我國(guó)動(dòng)物源性食品藥物殘留檢測(cè)方法及殘留限量標(biāo)準(zhǔn)的研究工作,成為這一領(lǐng)域的開拓者之一。
“那時(shí)實(shí)驗(yàn)室條件非常艱苦,我們利用已有的設(shè)備,借鑒國(guó)外的方法,將國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)消化吸收,最終組織起草了我國(guó)最早一批動(dòng)物源性食品殘留檢測(cè)方法的規(guī)范?!北澈蟮膲毫托量?,沈建忠沒有過多提及。
1999年底,沈建忠作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,提交了在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)建設(shè)“國(guó)家獸藥安全評(píng)價(jià)中心”的申請(qǐng)報(bào)告,并獲批準(zhǔn)。以此為起點(diǎn),他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)主持制定了一批又一批獸藥殘留檢測(cè)方法國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)作為主要參與者制定了獸藥殘留限量標(biāo)準(zhǔn),為我國(guó)動(dòng)物源性食品安全監(jiān)控提供了技術(shù)手段和依據(jù)。
沈建忠曾經(jīng)的博士生劉德俊如今擔(dān)任他的助手。他充當(dāng)向?qū)?,帶領(lǐng)記者參觀了國(guó)家獸藥安全評(píng)價(jià)中心,了解成果產(chǎn)出的背后。
“要檢測(cè)食品中的藥物殘留,我們不能把食品直接放到儀器里,而是首先要進(jìn)行樣本前處理?!闭驹跇悠非疤幚硎依?,劉德俊指著繁復(fù)的設(shè)備解釋,“我們要運(yùn)用一系列復(fù)雜技術(shù)將肉蛋奶里面的痕量目標(biāo)化合物提取出來,并去除一起提取出的雜質(zhì),充分凈化濃縮后再送入儀器檢測(cè)。”
隨著對(duì)食品安全的要求越來越高,某些殘留物的限量標(biāo)準(zhǔn)可低至每千克不到1微克的水平。除了前處理提取技術(shù),精密儀器的使用也非常關(guān)鍵。劉德俊邊走邊解釋,基于超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀的分析技術(shù)被視為確證分析的“金標(biāo)準(zhǔn)”,該技術(shù)在對(duì)待檢樣本快速分離的同時(shí),還能夠達(dá)到極高的靈敏度?!霸谏蚶蠋焺倓倧氖職埩魴z測(cè)研究的年代,實(shí)驗(yàn)室只有色譜儀,檢測(cè)難度和工作量是現(xiàn)在的許多倍?!?/p>
看著在各個(gè)實(shí)驗(yàn)室忙碌著的工作人員和學(xué)生,沈建忠心生欣慰?!霸讷F藥殘留檢測(cè)方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定方面,我們實(shí)驗(yàn)室依然發(fā)揮著重要的引領(lǐng)作用?!?/p>
打破快檢國(guó)外壟斷
2008年,奶制品污染事件讓社會(huì)上對(duì)三聚氰胺的檢測(cè)需求猛增。我國(guó)乃至國(guó)際上都沒有有效的檢測(cè)手段;奶站、超市、農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)等場(chǎng)所急需的、在幾分鐘內(nèi)快速準(zhǔn)確檢測(cè)的技術(shù),更是世界級(jí)難題。當(dāng)時(shí)的科技部、國(guó)家質(zhì)檢總局、農(nóng)業(yè)部等多個(gè)部委迅速行動(dòng),成立了專家組,在中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院里設(shè)置了“快速檢測(cè)技術(shù)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)”,100多家科研單位、企業(yè)的科研人員先后帶來自己的產(chǎn)品接受專家現(xiàn)場(chǎng)評(píng)估。
沈建忠團(tuán)隊(duì)創(chuàng)制的產(chǎn)品第一個(gè)“過關(guān)”。之后,產(chǎn)品迅速投放市場(chǎng),將三聚氰胺牢牢地?fù)踉诹巳藗兊牟妥乐?。隨后,針對(duì)動(dòng)物源性食品中的抗菌藥物等小分子化學(xué)性危害物,團(tuán)隊(duì)又開發(fā)了一系列現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)產(chǎn)品,檢測(cè)的靈敏度和速度持續(xù)提升。如今,這些產(chǎn)品已成為行業(yè)的主流。
厚積才能薄發(fā)。
沈建忠的速度來自多年的技術(shù)積累。早在2000年前后,他就敏銳地意識(shí)到,實(shí)驗(yàn)室儀器檢測(cè)的方法無法滿足開展現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的市場(chǎng)需求,發(fā)展快速檢測(cè)技術(shù)勢(shì)在必行。
“實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)盡管結(jié)果準(zhǔn)確,但操作步驟繁瑣、速度慢,檢測(cè)樣品需要使用大量有機(jī)溶劑提取,容易造成污染,同時(shí)需要有專業(yè)人員的操作,檢測(cè)費(fèi)用也高。此外,對(duì)食品安全的要求使得對(duì)檢測(cè)靈敏度的要求越來越高,而高靈敏度的儀器價(jià)格勢(shì)必更加昂貴。這些因素都不利于在實(shí)驗(yàn)室里開展大規(guī)模的藥物殘留檢測(cè)?!鄙蚪ㄖ艺f。
國(guó)外廠商顯然也瞄準(zhǔn)了快速檢測(cè)這一商機(jī),相關(guān)產(chǎn)品幾乎壟斷了當(dāng)時(shí)中國(guó)90%的市場(chǎng)。然而,進(jìn)口產(chǎn)品動(dòng)輒數(shù)千元,受制于高昂的成本,大規(guī)模開展食品檢測(cè)幾乎不可能?!澳菚r(shí)候我就想,我們科研人就應(yīng)該在這時(shí)候扛起重?fù)?dān)?!庇谑?,他義無反顧地帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)走上了殘留快速檢測(cè)技術(shù)的自主研發(fā)之路。
藥物殘留快速檢測(cè),主要采用免疫分析的方法,利用的是抗體對(duì)藥物的特異性識(shí)別反應(yīng)?!暗鞍踪|(zhì)這樣的大分子物質(zhì)產(chǎn)生抗體是很容易的,但是獸藥、違禁添加物都是小分子化合物,分子量很小,難以產(chǎn)生有效的免疫應(yīng)答,導(dǎo)致制備高親和力特異性抗體非常困難,而抗體是實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)的關(guān)鍵。”沈建忠道出困難之處。
困難擋不住科研人的腳步。
比如,針對(duì)喹諾酮類藥物這類小分子化合物,在研究分子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,沈建忠還從分子的改造上想辦法。他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)定點(diǎn)修飾等多種技術(shù),設(shè)計(jì)合成了具有不同結(jié)構(gòu)特征的數(shù)十種半抗原分子,再將這些半抗原分子載體蛋白進(jìn)行連接,制備出了近百種免疫原;經(jīng)過半年多努力、數(shù)百次的失敗后,他們最終獲得了可特異性識(shí)別多種喹諾酮類藥物分子的高性能單克隆抗體,為該類藥物快速檢測(cè)產(chǎn)品的研發(fā)提供了關(guān)鍵核心材料。
未雨綢繆才能防患于未然。
在十幾年的時(shí)間里,沈建忠?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)又相繼解析了一系列小分子化合物結(jié)構(gòu)性質(zhì)與免疫應(yīng)答強(qiáng)度的相關(guān)性規(guī)律,基于單克隆抗體精準(zhǔn)創(chuàng)制和進(jìn)化理論技術(shù)的突破,構(gòu)建了一個(gè)涵蓋食品產(chǎn)業(yè)鏈中主要獸藥等小分子化合物,庫(kù)容量超過600種的抗體資源庫(kù)。
“我們已經(jīng)走通了關(guān)鍵的技術(shù)路線,以后再遇突發(fā)的食品安全事件,我們可以直接套用現(xiàn)成的技術(shù)體系,第一時(shí)間拿出快速檢測(cè)產(chǎn)品。”
讓沈建忠自豪的是,在他以及國(guó)內(nèi)同行的共同努力下,快速檢測(cè)產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率已經(jīng)從十多年前的不到10%提升到了90%以上,價(jià)格僅是國(guó)外產(chǎn)品的幾十分之一。
鑒于在動(dòng)物源性食品安全殘留檢測(cè)領(lǐng)域取得的成就,他的團(tuán)隊(duì)于2006年和2015年分別獲得國(guó)家科學(xué)進(jìn)步二等獎(jiǎng)和國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。
成果推動(dòng)政策調(diào)整
放眼全球,細(xì)菌耐藥性已經(jīng)成為一個(gè)重大的公共衛(wèi)生問題。
動(dòng)物也會(huì)生病,抗菌藥物在養(yǎng)殖業(yè)中的使用不僅帶來了藥物殘留,還有可能導(dǎo)致動(dòng)物源細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生與傳播。這也成了沈建忠及其團(tuán)隊(duì)又一重要研究方向。在沈建忠看來,細(xì)菌耐藥性流行帶來的威脅主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:藥物失效,動(dòng)物的疾病得不到及時(shí)治療,肉蛋奶供應(yīng)得不到保障;動(dòng)物源耐藥菌/耐藥基因會(huì)通過食物鏈、環(huán)境進(jìn)行傳播,對(duì)動(dòng)物和人的健康造成危害。
2001年,沈建忠申請(qǐng)的國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“大腸桿菌對(duì)氟苯尼考耐藥性分子機(jī)制研究”,是動(dòng)物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域較早獲得的有關(guān)動(dòng)物源細(xì)菌耐藥性研究的專項(xiàng)課題。隨后,他聯(lián)合華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、浙江大學(xué)等單位,組建了一支專注于細(xì)菌耐藥性研究的科研團(tuán)隊(duì),圍繞耐藥性產(chǎn)生、傳播與控制等關(guān)鍵科學(xué)問題開展了研究。
經(jīng)過近20年的合力攻關(guān),團(tuán)隊(duì)已構(gòu)建了涵蓋近80萬條數(shù)據(jù)的動(dòng)物源細(xì)菌耐藥性數(shù)據(jù)庫(kù),探明了動(dòng)物主要病原菌耐藥性的變化趨勢(shì),揭示了多種細(xì)菌耐藥性的產(chǎn)生與傳播機(jī)制,闡明了這些耐藥細(xì)菌與耐藥基因在動(dòng)物、環(huán)境/食品及人群間互相傳播的規(guī)律及風(fēng)險(xiǎn)。這些研究成果為我國(guó)乃至全球應(yīng)對(duì)細(xì)菌耐藥性提供了重要的科學(xué)依據(jù)。
在這一領(lǐng)域取得的多項(xiàng)成果中,最讓他驕傲的是團(tuán)隊(duì)對(duì)人類抗菌藥物“最后一道防線”的守護(hù)。
“守護(hù)戰(zhàn)”的對(duì)手是多黏菌素。沈建忠說,多黏菌素對(duì)食品動(dòng)物具有良好的抗菌促生長(zhǎng)作用,在過去半個(gè)多世紀(jì)以來,許多國(guó)家將其廣泛用作抗菌促生長(zhǎng)劑。以往研究表明,多黏菌素耐藥主要由細(xì)菌染色體突變引起,不可水平轉(zhuǎn)移,不易傳播擴(kuò)散。因此,多黏菌素耐藥性多年來一直處于較低水平,未引起廣泛關(guān)注。
然而,團(tuán)隊(duì)開展的動(dòng)物源細(xì)菌耐藥監(jiān)測(cè)顯示,自2006年開始,多黏菌素耐藥率快速升高,但成因不明。這一發(fā)現(xiàn)提示,該藥可能出現(xiàn)了可水平轉(zhuǎn)移的耐藥新機(jī)制,并對(duì)醫(yī)學(xué)臨床上多黏菌素的使用造成潛在風(fēng)險(xiǎn)。
“守護(hù)戰(zhàn)”一打就是十余年。在這期間,團(tuán)隊(duì)研究人員持續(xù)在各個(gè)環(huán)節(jié)采集細(xì)菌樣本,對(duì)細(xì)菌的結(jié)構(gòu)“析毫剖厘”,試圖捕捉到耐藥背后的罪魁禍?zhǔn)?。功夫不?fù)有心人,他們率先發(fā)現(xiàn)了mcr-1這一可水平轉(zhuǎn)移的多黏菌素耐藥新基因,并揭示了該基因及其攜帶菌在動(dòng)物-食品/環(huán)境-人間傳播的流行規(guī)律和風(fēng)險(xiǎn)。
該成果的問世,突破了多黏菌素不存在可轉(zhuǎn)移耐藥機(jī)制的傳統(tǒng)觀點(diǎn),揭示了多黏菌素耐藥性迅速上升的主要原因,推動(dòng)了全球多個(gè)國(guó)家和國(guó)際組織抗菌藥物使用政策的調(diào)整,為我國(guó)抗菌藥物減量化行動(dòng)計(jì)劃的出臺(tái)和有效實(shí)施提供了關(guān)鍵性科學(xué)依據(jù)。沈建忠也憑借該成果獲得了2023年度國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)。
教導(dǎo)學(xué)生誠(chéng)實(shí)踏實(shí)
開學(xué)在即,沈建忠在忙于科研的同時(shí),不忘抽時(shí)間為本科生備課——《獸醫(yī)科學(xué)發(fā)展與人類健康》,這門課他已經(jīng)連續(xù)上了好多年,但每次上課之前,他總要重新備課,補(bǔ)充最新的科研成果,結(jié)合本科生培養(yǎng)要求融入新的內(nèi)容。
“教書不能用嘴去教,而是要用心去教。作為老師,得確保自己課程的內(nèi)容有吸引力?!痹谒械念^銜之外,“老師”對(duì)沈建忠具有特別的意義。因?yàn)樗吹竭^好老師的樣子,也因?yàn)樗钜稽c(diǎn)沒將老師的職業(yè)道路走到底。
出生在浙江桐鄉(xiāng)的沈建忠從小就一直想去看看外面的世界。1980年高考時(shí),他便報(bào)考了北京的院校,從此與北京農(nóng)業(yè)大學(xué)(現(xiàn)中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué))結(jié)下了不解之緣。那時(shí),學(xué)校周圍空曠荒涼,他的內(nèi)心卻異常充實(shí)。北京農(nóng)業(yè)大學(xué)由北京大學(xué)、清華大學(xué)、華北大學(xué)的農(nóng)學(xué)院合并而成,獸醫(yī)系的老師資歷深厚,很多都是留學(xué)歸來。在老一輩科學(xué)家的身上,沈建忠看到了執(zhí)著的力量,也堅(jiān)定了學(xué)習(xí)動(dòng)物醫(yī)學(xué)專業(yè)的信心,并逐漸從一名動(dòng)物醫(yī)學(xué)研究的門外漢變成了行家里手。
本科、碩士、博士一路向前,沈建忠把動(dòng)物醫(yī)學(xué)這個(gè)專業(yè)越讀越精深。在這個(gè)過程里,他越來越深地意識(shí)到動(dòng)物醫(yī)學(xué)對(duì)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化的重要性,也慢慢堅(jiān)定了投身動(dòng)物醫(yī)學(xué)教育的決心。因此,剛剛留校任教時(shí),他懷抱著滿腔的熱情,希望將自己所學(xué)傳授給更多的學(xué)生,讓更多的學(xué)生投身國(guó)家動(dòng)物醫(yī)學(xué)事業(yè)的發(fā)展。
然而,留校后的現(xiàn)實(shí)又讓他陷入了迷茫:簡(jiǎn)陋的實(shí)驗(yàn)條件、緊張的科研經(jīng)費(fèi)以及身邊不少下海經(jīng)商的同行,“錢”景無限的未來、浙江人骨子里的經(jīng)商基因,讓他一度動(dòng)搖。
父親的一席話讓沈建忠看清了自己的內(nèi)心?;貞浧甬?dāng)年與父親談話的場(chǎng)景,沈建忠依然感慨萬千。“賺錢不是壞事,但你賺再多的錢,也總有人比你賺的錢更多??墒侨绻阏J(rèn)認(rèn)真真做一名好老師,幾十年后桃李遍天下,這些財(cái)富是無法用金錢衡量的?!备赣H簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的幾句話,讓沈建忠幡然醒悟,重拾“做個(gè)好老師”的初心。
“我的性格就是這樣,既然下決心做,肯定不會(huì)拖泥帶水?!?/p>
即使已是院士,他仍然堅(jiān)持為本科生上課,他想讓自己學(xué)院以外的學(xué)生也能科學(xué)地認(rèn)識(shí)動(dòng)物醫(yī)學(xué),了解這一學(xué)科不僅跟動(dòng)物健康有關(guān),還與人類健康密切相關(guān)。憑著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和生動(dòng)幽默的講述,沈建忠深受學(xué)生歡迎?!巴ㄟ^這些課程,更多的年輕人了解并喜歡上了動(dòng)物醫(yī)學(xué),每年通過轉(zhuǎn)專業(yè)政策進(jìn)入我們學(xué)院的學(xué)生超過40人。”沈建忠說。
在沈建忠看來,要教好學(xué)生,不僅要培養(yǎng)他們對(duì)專業(yè)的興趣,還要培養(yǎng)他們正確的人生觀、世界觀?!罢\(chéng)實(shí)地做人、踏實(shí)地做事”是他最看重的品質(zhì),因此,他還承擔(dān)了研究生的《科研誠(chéng)信與學(xué)術(shù)規(guī)范》這門課程,幫助將來走向科研道路的學(xué)生系好第一??圩?。
父親當(dāng)年的愿景如今已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。沈建忠桃李滿天下,他培養(yǎng)過的200多位博士生、碩士生中,不乏教育部“長(zhǎng)江學(xué)者”、國(guó)家“杰出青年科學(xué)基金”獲得者等國(guó)家級(jí)人才。他們就像一顆顆火種,為中國(guó)動(dòng)物健康、食品安全與公共衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展不斷貢獻(xiàn)著自己的智慧與力量。(牛偉坤)