沈建忠院士:探索科学使用抗生素之道,捍卫动物源食品安全

  醉月湖畔        2021-01-11 09:33:49

在一片小小的试纸上滴几滴牛奶,仅凭肉眼看试纸条上T线颜色的变化,就可以快速判断出牛奶中的三聚氰胺是否超标。今天,这种检测手段已在全国普及,但在10多年前,这还是不可能的事。


2008年,三聚氰胺奶粉事件震惊全国,此事给当时发展势头正盛的中国乳业来了个“急刹车”。那年,中国工程院院士、中国农业大学动物医学院教授沈建忠,带领团队研发出三聚氰胺快速检测产品,第一个通过三部门专家现场评估,解决了当时三聚氰胺快速检测手段匮乏的难题,相关产品开始向全国推广。


牛奶、肉类等动物源食品在国人饮食结构中的地位举足轻重。如果把瘦肉精、三聚氰胺、兽药等可能对人体健康造成伤害的化学物质比作威胁食品安全的“敌人”,那么食品安全检测技术及相关产品就是御敌的“城墙”,沈建忠及其团队,就是修筑“城墙”的人。

沈建忠院士:探索科学使用抗生素之道,捍卫动物源食品安全

因在动物源食品安全领域作出了突出贡献,沈建忠于近日荣获2020年度何梁何利基金奖科学与技术进步奖。


找到“在大海捞针”的方法


兽药、霉菌毒素、非法添加物都是小分子化合物,一旦超标就会对人体健康造成极大的伤害。然而,其在食品中的残留量极低,部分化合物在每千克或每升食品中残留量可低至1微克。如果说这些残留物是“沧海一粟”,那么针对它们的检测工作就是“在大海捞针”。


与实验室检测环境不同,在农产品生产和流通一线,工作人员不可能随时动用大型精密设备,检测工具成本越低、使用越方便,他们越容易完成大批量检测任务。


2000年初,我国动物源食品中化学危害物残留检测产品几乎全部依靠进口,一个小小的试剂盒就要数千元。我国自主研发生产的快速检测产品寥寥无几,且灵敏度低、稳定性差。受制于成本,大规模开展食品安全检测在当时几乎是不可能的。这不仅制约着残留检测试剂产业的发展,也影响了我国的食品安全。


“中国人也是人,中国人的命也值钱。”看到这一现状的沈建忠,决心带领团队研究“在大海里捞针”的方法。


三聚氰胺的分子量仅有126,难以产生有效的免疫应答,这导致制备特异性抗体非常困难,而抗体是实现快速检测的关键。在研究三聚氰胺分子结构的基础上,沈建忠带领团队合成了数十种三聚氰胺半抗原,再通过不同的生物偶联技术把这些半抗原与牛血清白蛋白、血蓝蛋白、鸡卵清蛋白等载体蛋白进行连接,制备出了近百种免疫原。经过半年多努力、数百次的失败后,他们最终获得了可特异性识别三聚氰胺的高性能单克隆抗体,为三聚氰胺快速检测产品的研发提供了关键材料。


在沈建忠团队以及国内同行的共同努力下,他们用了近10年时间,使国产检测试剂盒价格大幅下降,市场占有率从不到20%提升到80%。


沈建忠的学生刘明刚告诉科技日报记者:“沈老师一直要求我们做最前沿的研究,努力做到世界顶尖水平;同时也要求我们要立足解决社会生产中的实际问题,去服务社会。”


“我所做的一切,首先是要满足国家和社会需求,这是第一位的。科学家精神体现在日常科学研究工作中,在我看来,最核心的就是热爱自己的祖国。”沈建忠对科技日报记者说。


黄金满屋不如桃李满园


1980年,告别风景如画的家乡——浙江省桐乡市,17岁的沈建忠来到北京农业大学(现中国农业大学),进入该校兽医系学习。“我喜欢医学,最后选择了来这里,学兽医也是学医嘛。”沈建忠回忆道。


入学5年,沈建忠以50门课程47门优秀的成绩,被保送至本校基础兽医学专业读研。毕业后,沈建忠走上了科研道路。


20世纪90年代初,沈建忠身边的一些科研人员,开始下海经商。继承了浙江地区擅长经商的传统,沈建忠也曾在时代浪潮中小试牛刀。


“我也曾迷茫过,工作之余,在商海中小试了一下。1995年时,我就买了汽车,那时整个北京也没有多少辆私家车。”沈建忠回忆道,“听说我买车后,父亲语重心长地对我说,赚钱不是坏事,但我更希望你在自己的专业上有出息。”


一边是“钱”景无限的商业道路,一边是只有二三十平方米的工作间,不仅缺少实验仪器、科研经费紧张,收入也不高。出于对专业发自内心的热爱,这一次,从小任性的沈建忠毫不犹豫地听从了父亲的劝告。


自那时起,沈建忠开始组建自己的科研队伍,并带队为守护舌尖上的中国打造出“铜墙铁壁”,并培养了一批又一批后来者。


为了不耽误给学生授课,经常赴外地开会的沈建忠,做起了“空中飞人”。他经常晚上上课,然后匆忙赶凌晨的飞机,等到第二天下午再飞回来,晚上继续给学生们上课。


如今,沈建忠的许多好友都已是成功商人,对于自己当初的选择,他丝毫没有后悔。在他培养的180多位博士生、硕士研究生中,不乏教育部“长江学者”、国家“杰出青年科学基金”获得者。在他眼里,当老师可以桃李满天下,这带给人的精神满足,是任何物质成就不能与之相提并论的。


探索科学使用抗生素之道


今天,食品安全意识已经深入人心,而对于见证了中国动物源食品安全检测从无到有的沈建忠而言,深知这一路走得多么不易。


至今让沈建忠记忆犹新的,莫过于20世纪90年代初,山东省一批出口到日本的鸡肉被检测出磺胺残留。日方不仅要求退货,还提出了索赔要求,给我国造成了巨大的经济损失。在当时的中国,保证肉蛋奶的供应量是首要任务,难以兼顾食品中的残留物质超标问题。经此一事,沈建忠更坚定了从事动物源食品安全研究的决心。


1999年,国家投入1400万元资金,在中国农业大学设立国家兽药安全评价中心。以此为起点,沈建忠与团队经过多年的科研攻关,共同创新了小分子危害物半抗原设计理论,建立起库容量超过500种的抗体资源库,研发了80余种重要兽药、霉菌毒素、非法添加物等残留快速检测ELISA试剂盒和胶体金试纸条等产品。


近年来,随着抗生素在动物养殖中的广泛使用,沈建忠及其团队又把目光投向动物源细菌耐药性研究。


“沈老师告诉我们,如果不对抗菌药的使用加以遏制,到2050年因抗生素耐药性间接导致的死亡人数将超过目前癌症导致的死亡人数。”沈建忠的学生凌卓人对科技日报记者说。


多黏菌素是动物养殖业中被普遍使用的抗生素,也是目前临床上治疗大肠杆菌、肺炎克雷伯菌等革兰氏阴性菌感染的药物。


近年来,多黏菌素耐药菌出现在动物、环境及人类医学临床中,但它的产生机制、传播规律以及对人体的危害尚不明确。沈建忠带领团队对其展开深入研究,2015年在零售肉类和人群中发现并确证了可转移的多黏菌素耐药基因mcr-1及其传播机制。


未来,沈建忠表示,他还将继续带领团队,在科学合理使用抗生素的道路上不懈求索,让中国人的餐桌更丰富、更安全。


中国农大沈建忠院士获2020年度何梁何利奖


11月3日,2020年度何梁何利基金颁奖大会在北京隆重举行。我校动物医学院沈建忠院士荣获“何梁何利基金科学与技术进步奖”。


沈建忠院士30余年来一直从事动物源食品安全、细菌耐药等领域的教学科研工作,其主要学术贡献有:


细菌耐药研究领域,在世界上首先发现了动物源和人源细菌中mcr-1、optrA、tet(X3/X4)等耐药新机制,揭示了动物源耐药细菌/基因可通过环境/食物链进行传播的风险,研究成果居国际前沿水平,受到全球学术界、媒体和各国政府的高度关注,推动了国内外对畜禽养殖中黏菌素等重要抗菌药物使用相关法律法规的重新修订,促进了我国农业农村部禁用/限用抗生素饲料添加剂和实施兽用抗菌药使用减量化行动进程。

沈建忠院士:探索科学使用抗生素之道,捍卫动物源食品安全

动物源食品安全研究领域,针对动物源食品(肉、蛋、奶及其制品)中化学危害物残留,创新了小分子危害物半抗原设计理论,创制了百余种单克隆抗体、单链抗体、受体蛋白等新型生物识别材料,构建了具有国际先进水平的高性能抗体制备技术平台,打破国外技术和产品垄断,研发了70余种重要兽药、霉菌毒素、非法添加物等残留快速检测ELISA试剂盒和胶体金试纸条等产品,在全国广泛应用,为保障食品安全做出了重要贡献。


何梁何利基金于1994年设立,由香港爱国金融实业家何善衡、梁銶琚、何添、利国伟先生共同捐资创建,旨在奖励取得杰出成就和重大创新的中国科技工作者,促进科学技术的发展。


该基金设有“何梁何利基金科学与技术成就奖”、“何梁何利基金科学与技术进步奖”与“何梁何利基金科学与技术创新奖”。其中,何梁何利基金科学与技术进步奖授予在特定学科领域取得重大发明、发现和科技成果者,尤其是在近年内有突出贡献者,按学科领域分设物理学奖、医学、药学奖等十七类奖项。


该基金每年评奖一次,由专业评审组初评、评选委员会终评,最终以无记名投票方式产生获奖人选。


沈建忠院士:探索科学使用抗生素之道,捍卫动物源食品安全

沈建忠同志简要事迹


沈建忠,中共党员,中国工程院院士,中国农业大学动物医学院院长。他致力于动物源性食品安全和病原微生物耐药性领域研究,打破国外食品安全检测技术垄断,研制出拥有我国自主知识产权的近百种食品安全快速检测产品,在伊利、三元、双汇等龙头企业广泛应用;阐明多种超级耐药基因的形成机制,为中国、欧盟、CAC加紧兽用抗菌药使用及耐药性管控政策提供了关键科学依据。在Lancet Infect Dis、Nat Microbiol、Anal Chem等国际顶尖期刊发表论文259篇;获国家发明专利授权75项;主持制定56项国家和行业标准;获国家技术发明二等奖和国家科技进步二等奖各1项;获中华农业英才奖、首都劳动奖章、北京高校优秀共产党员等荣誉。培养硕博研究生170人。

来源:科技日报王 烁 科研院

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