研究:10%新冠病例导致80%传播 室内感染风险是室外19倍

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编者按

疫情已经持续多个月,众多科学家仍然在不懈地研究新冠病毒为什么能够快速大规模地传播。为什么一些新冠感染者会传染染其他人,而大多数人根本不会传播这种病毒?为此,《科学》杂志发表了一篇新的研究发现。

编译 | 文婉秋

来源 | 《科学》杂志

超级传播事件

3 月10日,当61人在华盛顿弗农山(Mount Vernon)的一个教堂集合参加唱诗班练习时,一切似乎都很正常。 合唱团唱着歌,吃着饼干和橘子,然后继续唱歌,度过了两个半小时。 但是其中一个已经感冒3天了,检测结果证明是感染新型冠状病毒。 根据美国疾病控制和预防中心 5月12日的报告,在接下来的几周里,53名合唱团成员生病,3人住院,2人死亡。

新 冠疫情期间发生了许 多类似的“ 超级传播事件 ”。 伦敦卫生与热带医学学院(LSHTM)的格温南·奈特(Gwenan Knight)和他的同事建立的数据库列出了新加坡外来务工人员宿舍爆发的近800例感染病例; 日本大阪现场音乐表演场所发生的80例感染病例; 以及韩国尊巴舞课程导致的65例感染病例。 在船上、疗养院、肉类加工厂、滑雪胜地、教堂、餐馆、医院和监狱也发生了集群感染现象。 有时一个人可以感染几十个人,而其他 集 群 感染 则在多个地点跨越几代的传播。

其他传染病也以集群感染的形式传播,全世界报告的近500万例新型冠状病毒肺炎病例,预计会出现一些大规模爆发的疫情。但是新冠病毒,就像它的两个兄弟——严重急性呼吸综合症(SARS)和中东呼吸综合症(MERS) ,似乎特别容易攻击紧密联系的人群,而不伤害其他人。科学家们说,这是一个令人鼓舞的发现,因为它表明,在可能发生超级传播的地方限制集会,将对传播产生重大影响,而且其他限制(例如,对户外活动的限制)可能会放松。

上周末纽约市威廉斯堡的公园

加州大学洛杉矶分校的杰米·劳埃德·史密斯(Jamie Lloyd-Smith)曾研究过许多病原体的传播,他表示: “如果你能预测出导致这些事件发生的环境,数学计算表明,你真的能够非常迅速地削弱这种疾病的传播能力。”但是,超级传播事件是难以理解和难以研究的,研究可能会让患者心碎和对污名化的恐惧。

每个病人可以传染多少人

围绕新冠病毒传播的讨论大多集中在每个病人引起的新感染的平均数量上。如果没有社会疏远措施,这个再传染值(R)大约是3。但在现实生活中,一些人会传染给其他人,而另一些人则根本不会传播这种疾病。事实上,后者是正常的,劳埃德·史密斯说: “一致的模式是,最常见的数字是零。大多数人不会传播。”

这就是为什么除了R之外,科学家们还使用一个被称为离散因子(K)的值,用来描述了疾病集群感染的程度。K值越低,来自少数人的传播就越多。劳埃德·史密斯及其合著者在2005年发表的一篇影响深远的《自然》(Nature)论文中估计,严重急性呼吸综合症的K值为0.16。2012年出现的中东呼吸综合症的估计K值约为0.25。相比之下,在1918年的流感疫情中,数值大约为1,这表明集群感染发挥的作用较小。

新冠病毒的k值估计各不相同。一月份,伯恩(Bern)大学的朱利安·里奥(Julien Riou)和克里斯蒂安·阿尔特豪斯(Christian Althaus)模拟了不同组合的R和K值在中国的流行情况,并将结果与实际发生的情况进行了比较。他们的结论是,新型冠状病毒的K值略高于SARS和MERS。这似乎是正确的,香港大学的病毒模型专家梁卓伟教授(Gabriel Leung)说。“我不认为这很像SARS或MERS,我们在前两者观察到非常大的超级传播事件,” 梁卓伟说。“但是,我们肯定会看到许多集中的集群感染,其中一小部分人承担了大部分的感染。” 但在最近的一篇预印版本论文中,伦敦卫生与热带医学学院的亚当·库查尔斯基(Adam Kucharski)估计新型冠状病毒的K值最低只有0.1。库查斯基说: “大约10%的病例导致了80%的传播。

引发集群感染的因素

这可以解释此次新冠疫情中的一些令人困惑的方面,包括为什么病毒在中国出现后没有在全球迅速传播,以及为什么其他地方一些非常早期的病例(比如5月3日报告的2019年12月底在法国发生的一起病例)显然没有引发更大范围的疫情。库查尔斯基表示,如果K真的是0.1,那么大多数感染链都会自行消失,并且新冠病毒需要至少四次未被发现地进入新的国家,才有可能建立自己的感染链。如果说中国的疫情是一场大火,把火花飘扬到了世界各地,那么大部分火花就这样熄灭了。

牛津大学的克里斯托弗·弗雷泽(Christophe Fraser)研究了埃博拉病毒和艾滋病毒的超级传播,他说: “为什么新型冠状病毒集群感染比其他病原体更多,这是一个真正有趣的开放性的科学问题。”。他们的传播方式可能是一个因素。新冠病毒似乎主要通过飞沫传播,但它偶尔也会通过悬浮在空气中的更细微的气溶胶传播,使一个人可以感染许多人。大多数发表的超级传播事件“似乎与气溶胶传播有关,”弗雷泽说。

患者的个体特征也起到了一定的作用。有些人比其他人,在更长的时间里,传播更多的病毒,也许是因为他们免疫系统的不同,或者是他们体内病毒受体的分布不同。2019年一项针对健康人群的研究显示,一些人在说话时呼出的颗粒物比其他人多得多。(他们讲话的音量解释了一些差异。)唱歌可能比说话释放更多的病毒,这可能有助于解释唱诗班的群体爆发。人们的行为也起着一定的作用。有很多社会关系或者不洗手会使你更容易传播这种病毒。

科学家最了解的因素是哪些地方可能容易发生新冠病毒集群感染。阿尔特豪斯表示: “显然,封闭空间的风险比室外高得多。”在1月4日至2月11日期间,中国的研究人员在研究冠状病毒在湖北省以外的传播情况,确定了318组有三个或更多病例的集群感染,其中只有一组病例来自户外。日本的一项研究发现,室内感染的风险几乎是室外的19倍。(日本,虽然疫情发生得早,但已经控制住了疫情,它已经建立了明确的应对新冠疫情战略,避免群体聚集,建议市民回避封闭空间和拥挤的环境。)

有些情况可能特别危险。肉类加工厂可能就很脆弱,因为需要许多人在有助于病毒生存的低温空间里密切合作。但奈特说,也可能往往是在一些喧闹的地方。关于华盛顿唱诗班的报道让她意识到,有一件事将许多集群感染联系在一起:他们发生在人们欢呼或歌唱的地方。奈特指出,尽管尊巴舞课程与群体爆发有关,但普拉提课程却没有那么紧张。“也许缓慢、轻柔的呼吸并不是危险因素,但是重、深、急促的呼吸和喊叫却是。”

美国肉类工厂已发生多起集群感染事件

时机也是一个因素。新出现的证据表明,新型冠状病毒感染者在一个较短的时期内最具传染性。库查尔斯基说,在那个时期进入高风险环境可能会引发超级传播事件,“两天后,那个人可能会做同样的事,但你不会看到同样的结果。”

那些已经将新冠病毒控制在较低水平的国家需要特别警惕超级传播事件,因为它们很容易毁掉来之不易的成果。韩国在五月初放宽了社会疏远的规定后,一名后来被检测出新冠病毒阳性的男子去了首尔的几家俱乐部; 公共卫生官员忙于确认数千名潜在的接触者,已经发现了170个新病例。

库查尔斯基说,如果公共卫生工作者知道哪里可能发生集群感染,他们就可以设法预防,避免大面积地让社会停摆。“停摆是一种非常笨拙的方式。”他表示,“你基本上是在说: 我们对传播的地点了解不够,无法有针对性地处理,所以我们只能一刀切。”

但是研究大型的新冠病毒集群感染比看起来费劲。许多国家尚未收集到所需的那种详细的接触者追踪数据。这种停摆方式是如此有效,以至于也剥夺了研究人员研究超级传播事件的机会。(在停摆之前,“可能有两周的时间窗口可以收集到大量的数据,”弗雷泽说。)

奈特说,这项研究也容易产生偏差。人们更有可能记得参加了一场篮球比赛,而不是去剪了头发,这种现象被称为记忆偏见,这可能会使集群感染看起来比实际大。具有有趣的社会视角的集群感染,例如监狱中的暴发,可能会得到更多的媒体报道,从而引起研究人员的关注,而其他一些则仍然隐藏着。大多数无症状集群感染可能完全被忽略。

隐私 是另一个问题。解开病人之间的联系可以揭示谁是病毒集群感染的起源,或者暴露病人的私生活。在关于合唱团的报告中,疾病控制与预防中心把一张可以显示是谁将病毒带入了现场的座位图排除在外。一些卷入韩国新的集群感染的俱乐部是同性恋场所,这招致了反同性恋者的强烈反对,并使得追查个中联系变得更加困难。

弗雷泽正在通过测定病毒毒株的基因序列来跟踪非洲的艾滋病毒传播情况。他说,这是一个艰难的权衡,但是可以通过良好的监督和与社区的合作来管理。流行病学家有“义务”研究集群感染,他说:“了解这些过程将改善感染控制,这将改善我们的生活。”

(纽约时间)

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