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华中科技大学团队揭示新冠病毒传播特征:高传染性、高隐蔽性 

 

 

文章来源:华中科技大学公共卫生学院官网、微信公众号APExBIO

 

 

8月20日,国际著名期刊《自然》正式刊印了公共卫生学院团队的最新研究成果“Reconstruction of the full transmission dynamics of COVID-19 in Wuhan”。该研究在4月发表的总结武汉市公共卫生干预措施与疫情流行趋势关联性的JAMA论文基础上,进一步通过数学模型评估防控效果,揭示新冠病毒的传播特征,有利于世界各国更有效地制定预防政策和方案,对我国取得抗疫的最终胜利和应对将来潜在的新发传染病具有重要指导意义。论文自7月16日在线发表以来引起了广泛关注。

 

华中科技大学同济医学院公共卫生学院为论文的第一完成单位。郝兴杰博士、程姗珊副教授、巫德刚博士为共同第一作者。王超龙教授、邬堂春教授和哈佛大学公共卫生学院林希虹教授为论文的共同通讯作者。

 

 

该论文经过同行评议后,更新了流行病的预测模型,研究团队在经典的SEIR模型的基础上,结合已知新冠病毒特征,包括出现症状前就具备传染性、大量感染者由于症状轻微而不易被发现、以及轻症患者传染力相对较弱等,并考虑了人口流动和干预强度在不同阶段的变化,提出了命名为SAPHIRE的动力学模型,对武汉市截至3月8日的疫情流行曲线进行拟合及参数估计。文章通过数学模型估计不同阶段的病毒有效再生系数和确诊率,确定了新冠病毒传播的两个关键特征:高隐蔽性和高传染性。

 

 图1. SAPHIRE模型图解

 

 

新冠病毒具有高传染性,谨防疫情反弹

 

随着Covid-19的流行,世界各国都采取了相应的干预措施。我国武汉市在疫情爆发时,在对病毒缺乏了解且没有疫苗和特效药的情况下,通过大力推动公共卫生干预措施有效地抑制了当地COVID-19的流行。因此,我们可以通过研究中国武汉市SARS-CoV-2的传播动态全过程来汲取重要经验教训。本篇文章基于32,583例实验室确诊的病例,以不同的事件发生和干预手段作为标志分五个时期,使用一种建模方法来重构2020年1月1日至2020年3月8日之间COVID-19的全谱动态特征。

 

通过模型比较,在早期未采取干预措施的情况下,新冠病毒的再生系数R高达3.54,传染力远高于SARS和MERS等已知的冠状病毒。在1月23日实施多管齐下的综合干预措施之后,R显著下降至1.18,每日发病人数增长放慢;2月2日开始集中隔离后R进一步降低至0.51,发病人数开始逐日下降;通过2月17-19日的社区大排查,进一步采取的集中隔离“四类人”等系列干预措施后,R降低至0.28,大大缩短了新增病例清零的时间(图2b)。

 

模型估计截至3月8日的新冠感染者中大约有87%(下限为53%)由于无症状或症状不明显而没有被发现确诊,对应的人群感染率约为2.5%。尽管模型中根据文献设定未被确诊感染者的传染力只有确诊病例的一半,但是由于其人数比例高,可能对疫情的早期发展起到重要推动作用。在后期,由于全民戴口罩和社交隔离等综合措施有效切断了传播途径,尽管这些感染者没被确诊隔离,其传播能力也被大大限制,并且通过自愈在数量上逐渐衰减(图2f)。这些结果体现了我国联防联控综合措施的成效和价值。

 

图2. 不同情况下每日发病人数趋势拟合及预测:(a)实际情况拟合;(b)不同阶段的再生系数R0;(c)如果没有2月17日之后的大排查等措施的趋势预测;(d)如果没有2月2日之后的集中隔离等措施的趋势预测;(e)完全不干预情况下的趋势预测;(f)每日活跃的传染源总人数及其构成。

 

 

研究进一步通过模型预测,评估在不同条件下解除防控措施导致疫情反弹的可能性。如果有87%的感染者未被发现并在连续14天零确诊病例之后解除所有防控措施,出现第二波疫情的概率为32%。如果只有53%的感染者未被发现,相应的疫情反弹概率则降至6%。过早地解除防控措施将大大增加疫情二次爆发的可能性。

 

这些结果提示,面对狡猾隐蔽的新冠病毒,我们应该在复工复产恢复经济秩序的同时保持疫情监控,根据疫情变化迅速调整防控措施,谨防二次爆发。这些研究成果对全球疫情防控和各国制定相应的公共卫生政策具备重要参考价值。

 

 图3.不同假设条件下全面放开防控措施对应的疫情反弹风险

 

 

新冠病毒具有高隐蔽性,实际感染人数远高于确诊人数

 

最近欧美国家发表的多项血清学调查研究也发现,当地人群中新冠病毒抗体阳性的比例要远远高于已确诊的新冠病人比例,与本研究结果基本一致,均体现了新冠病毒传染的高度隐蔽性。

 

6月5日,南方医科大学侯凡凡院士团队发表于《自然·医学》(Nature Medicine)上面的血清学研究结果显示,武汉市医护人员及家属和所住酒店的员工中的抗体阳性率约为3.2-3.8%,但在普通人群中的实际感染率还需要更广泛的血清学研究来确认。

 

6月30日,帕多瓦大学的研究团队在《Nature》发表论文指出,意大利北部地区的一个城镇中,超过40%被诊断为COVID-19的患者没有明显的患病症状。并且,COVID-19无症状感染者与有症状的患者病毒载量相似,这说明即使患者没有任何不适的表现,仍然能够传播病毒。

 

 而在西班牙人群中进行的血清IgG抗体检测的研究也得出了相似的结论,成果发表于顶级医学期刊《柳叶刀》上。研究人员随机选择了西班牙国内66805位居民进行即时检测(point-of-care test)或基于化学荧光反应的免疫检测IgG。结果显示,使用两种方法检测到的SARS-CoV-2阳性率分别为5%和4.6%,说明当地人群中的实际感染人数远高于确诊人数。并且在这两种检测中呈抗体阳性的人当中,并且无症状感染者分别达到了32.7%和28.5%。在7273名患有嗅觉异常或至少有三种症状的个体中,血清阳性率为15.3%-19.3%。约有三分之一的血清反应阳性患者无症状,范围从21.9%到35.8%。由此可见,大规模检测和隔离携带者是遏制病毒传播的关键。

 

 

参考文献

[1] Reconstruction of the full transmission dynamics of COVID-19 in Wuhan

[2] Suppression of a SARS-CoV-2 outbreak in the Italian municipality of Vo’

[3] Prevalence of SARS-CoV-2 in Spain (ENE-COVID): a nationwide, population-based seroepidemiological study

 

 

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