蓝迪平台成员陆家海:从SARS到武汉新型冠状病毒,历史会重演吗?



2020年1月25日,中山大学公共卫生学院陆家海教授联合美国哥伦比亚大学W. Ian LipkinbioRxiv预印版平台发表文章From SARS-CoV to Wuhan 2019-nCoV: Will History Repeat Itself?,通过2002-2003年SARS疫情的数据模拟了武汉新型冠状病毒2019-nCoV的流行数据。


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摘要


此次正在进行的大规模肺炎爆发是由武汉新型冠状病毒(2019-nCoV)引起的,2019-nCoV是一种与SARS爆发中的SARS-CoV非常相似的新型冠状病毒。此次疫情仍处于早期阶段,如何发展、结局如何在很大程度上仍然未知。由于新病毒的许多方面与2003年的SARS类似,因此关于SARS-CoV爆发的知识,模式和经验教训是应对武汉2019-nCoV爆发的宝贵资源。使用SARS爆发早期的流行病学调查和分析,这篇评估和比较了这两次爆发的特征,并预测了当前2019-nCoV爆发的可能结果。与SARS-CoV一样,2019-nCoV具有很高的人际传播能力,医护人员和家庭成员也是高风险人群。由于爆发初期与春节旅行热潮相吻合,因此,预防和控制该病毒的传播是一项挑战。在这种情况下,很难确定2019-nCoV会如何传播。该文章使用到目前为止(截至2019年1月23日)报告的病例数据,建立了模型,并预测了2019-nCoV病例每日患病人数和累计总数。根据此模型估计,2019-nCoV病例的累计计数约为SARS总数的2-3倍,预计发病高峰将在2月初或中期。在应对方面,应该限制或禁止区域性迁移,以防止超级传播者的出现和移动,同时迫切需要在全国范围内加强监控并采取有效措施来控制这种流行病。



SARS回顾


2003年1月2日,广东省河源市一家医院报告了2例奇怪的重症肺炎病例,然后转移到较大的医院接受进一步治疗。几天后,治疗该患者的部门的7名医护人员出现了症状。回顾性调查发现,佛山一家医院于2002年11月25日治疗了类似病例,该患者于2002年11月16日出现症状,随后有5位家庭成员也出现症状。这表明SARS冠状病毒以人与人之间的高传播能力出现,以家庭和医务人员感染为特征。对家庭病例的调查确定了广州有两个或更多家庭成员的家庭中的35组共计105个患者。最大的一组由一名女性患者所传播。由于和该名女性患者接触的过程中,共有91人被感染,其中2人死亡。这表明,在疫情早期就已经出现了超级病毒传播者,证实了该病毒的高感染力。随后的案件调查也显示SARS-CoV具有多次连续的人对人传播能力,并且从一名原始患者中至少鉴定出四代病例。在这些案例中,医护人员是非常普遍的受害者。截至2003年4月13日,广州共有48家医疗机构被医务人员感染,广州33家医疗机构共报告283例。广州某大学附属医院呼吸科的医护人员发病率为61.7%(29/47),也就是说,超过一半的医护人员在治疗患者期间被感染。


SARS爆发和发展过程也对2019-nCoV爆发具有重要意义。发现最早的病例是在2002年11月16日,直到2003年1月2日一直保持低水平。在2003年1月3日至2月4日之间,发病率达到峰值,这段期间的病例数占总数的54.7%。根据SARS疫情的病例数和发展特点,大致可分为四个阶段:

第一阶段,2002年11月16日至2003年1月31日;

第二阶段,2003年2月1日至3月2日;

第三阶段,2003年3月3日至4月2日;

第四阶段,2003年4月4日之后。

巧合的是,SARS的爆发也经历了中国的春节。春节是中国人最重要的传统节日,整个春运持续约40天,在此期间,数十亿人将在中国各地迁移。在2003年,春节期间的运输时间是从1月17日到2月25日,与发病高峰相吻合。2020年的春节旅行期间为1月10日至2月18日,恰逢2020年1月10日至22日之间,2019-nCoV病例迅速增加。



2019-nCoV


对于2019-nCoV来说,第一例原因不明的肺炎于2019年12月12日被发现。2019年12月31日,正式宣布27例病毒性肺炎,其中7例处于严重状况。包括流感,SARS和中东呼吸综合征(MERS)在内的呼吸道传染病已被筛查并排除在外。2020年1月7日,仅一周后,就发现了一种新型的冠状病毒。致病性核酸的检测已于1月10日和1月12日完成,WHO正式将新冠状病毒命名为“ 2019年新冠状病毒”(2019-nCoV)。从首次正式宣布到鉴定病原体,用了不到10天的时间。与SARS-CoV相比,2019-nCoV的人际传播发现相对较晚。2019年12月29日,发现了明显的人际传播病例,但尚未宣布,官方结论称人际传播的风险相对较低。5天后,证实包括15名医护人员在内的一系列病例已被患者感染,从而证实2019-nCoV也具有人对人的传播能力。根据这些结果,可以得出结论,2019-nCoV也具有高的人际传播能力。尚不清楚早期的患者是否也具有这种人际传播能力,如果是这样,那进一步统计受害者将会有一定的困难。


但是,由于2019-nCoV与SARS-CoV非常相似,因此SARS-CoV的一些重要特征可以用于预测此次疫情。通过结合报告的2019-nCoV病例的每日数量和SARS爆发的数据,研究者们构建了一个逻辑模型并预测了2019-nCoV随时间推移的发生率。在2003年的SARS爆发中,总共报告了8,000例。根据这些数据和当前情况,研究者们预测2019-nCoV病例的累计数量可能是SARS病例总数的2-3倍。使用这些数据对数据模型进行拟合,并预测了2019-nCoV病例的累积和每日计数。如下图所示,研究者还计算了达到峰值所需要的时间。将累计发生率的上限(K)设置为8000峰值(2003年全球SARS总数),16000(全球SARS总数的两倍)和24000(全球SARS总数的三倍)。发病率分别在22.28天(2月2日),25.18天(2月5日)和26.82天(2月7日)达到。总体而言,高峰期发病率将在2月初或2月中旬出现,这似乎与2019-nCoV的7-10天潜伏期和春节运输相吻合。


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总结


这项研究中,研究人员使用了SARS疫情的流行病学数据,系统地评估和比较了2019-nCoV和SARS-CoV爆发的特征。两次爆发具有许多相似之处,并且2019-nCoV的疫情情况似乎重复了我们在SARS-CoV爆发期间经历的情况。幸运的是,政府正在采取许多有效措施,包括关闭武汉的公共交通和其他城市,减少人口迁移,并鼓励戴面具进行个人保护。通过这些措施,患病人数有可能会大大减少。但是,由于早期对2019-nCoV的人对人传播能力缺乏了解,因此有可能存在超级传播者。这些超级传播者可能分布在不同的位置,并且很难跟踪。这也是这次爆发的最重要的问题。



另外三篇bioRxiv文章


在同一天,bioRxiv还发表了另外3篇文章,分别如下:


第一篇来自复旦大学张永振教授,题目为Complete genome characterisation of a novel coronavirus associated with severe human respiratory disease in Wuhan, China。在这篇文章中,研究人员从1名在武汉海鲜市场上的工作人员身上收取到了支气管肺泡灌洗液,利用测序技术确定了该RNA病毒的基因组(注:张永振教授是第一位公布该病毒序列的科研工作者)。


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第二篇来自牛津大学R.N. Thompson教授,题目为2019-20 Wuhan coronavirus outbreak: Intense surveillance is vital for preventing sustained transmission in new locations在该文章中,研究人员评估了2019-nCoV的传播。


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第三篇来自西安交通大学张磊教授和肖燕妮教授,题目为Modelling the epidemic trend of the 2019 novel coronavirus outbreak in China。在该文章中,研究人员利用数据模型预测了该病毒导致的发病人数(8042人,95%CI: 4199-11884)和死亡人数(898人,368-1429)。


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