智东西（公众号:zhidxcom）文 | 心缘
智东西4月15日消息，哈佛大学一个疾病研究小组在《科学》期刊上发表新论文，预测新冠肺炎可能成为一种季节性威胁，病毒或将在大流行浪潮之后的冬季反复爆发。为避免新冠病毒像流感一样卷土重来，人们可能需要在全球范围内实施间歇性地“保持社交距离”政策直至2022年。
论文警告说，全球确诊病例接近200万（最新数据已超过200万），已无法追踪和根除新冠病毒。除非找到有效的治疗方法或研发出疫苗，否则倘若直接取消社交隔离政策，可能只会导致疫情更加严重。
此外，即便在疫情明显消除的情况下，也应维持对新型冠状病毒的监测，因为到2024年晚些时候，疫情可能会复发。
该研究论文题目为《预测大流行后SARS-CoV-2的传播动态》，论文链接如下：
https://science.sciencemag.org/content/early/2020/04/14/science.abb5793?rss=1
一、新型冠状病毒的“近亲家族”
随着新冠肺炎疫情蔓延，许多国家采取社交隔离的措施。我们国家在实现对疫情的充分控制后，正在逐步取消这些措施。
但是，为了降低复发的可能，哈佛大学研究人员认为，延长或间歇性实施社交隔离措施仍非常有必要。
要掌握新型冠状病毒在大流行期间和大流行后的传播特征，首先需对该病毒的“近亲”有所了解。
新型冠状病毒（SARS-CoV-2）为单股正链RNA套病毒目冠状病毒科冠状病毒属，其家族分4个群（α，β，γ和δ）。
其中，SARS-CoV-2属于β冠状病毒。β冠状病毒的其他成员，既包括致死率高但传播有限的非典SARS-CoV-1病毒、中东呼吸综合征MERS病毒，也包括威胁较少但经常带来感冒困扰的HCoV-OC43和HCoV-HKU1病毒，这些HCoV病毒被认为是普通感冒的第二大最常见原因。
当前新冠肺炎病例死亡率估计在0.6%-3.5%之间，严重程度远低于SARS-CoV-1病毒（9％）和MERS冠状病毒（36%），但高于上述两种HCoV病毒。
感冒烦人的是没法产生长期免疫力，得了一次感冒后，没多久免疫系统就好像忘记了曾见过这些病毒。而SARS-CoV-1感染后能产生更持久的免疫力。
这些β冠状病毒可以诱导相互之间的免疫反应：SARS-CoV-1感染可以产生针对HCoV-OC43的中和抗体，而HCoV-OC43感染可以生成针对SARS-CoV-1的交叉反应抗体。尽管对感冒病毒的免疫反应较弱，但针对它们产生的抗体确实会与SARS-CoV-1发生反应。
为了弄清楚这些冠状病毒的相互作用可能意味着什么， 研究人员使用来自美国的数据模拟温带地区β冠状病毒的传播，对两种HCoV病毒进行测试，并建立了与它们的流行率相匹配的流行病学模型。
和预期一致，该模型显示出季节性的感染模式，感染率在10月到5月之间达到峰值。秋季的到来导致了该高峰的开始，而缺乏易感个体致使该季节结束时感染率下降，因为很大一部分人口已经在春季被感染。
▲易感性和季节性对菌株有效繁殖数的影响（红色HCoV-HKU1发病率、蓝色为HCoV-OC43发病率，金色为季节性强迫）
每个菌株的菌株季节系数在各个季节中都相当一致，并且与先前季节的发病率之间没有明显的相关性，这与实验结果一致表明免疫力在一年内显著下降。
此外，研究结果还表明，其中一种病毒的感染在一定程度上提供了对第二种病毒的保护，导致大多数年份中只有一种病毒很常见。
二、模拟新冠病毒的动态传播
从各国的统计数据中，我们得知感染时间、传播路径等新型冠状病毒的一些基本属性。
但其中关键问题无法从已知数据中提取出来，比如免疫反应能持续多长时间、是否可以提供针对相关冠状病毒的保护作用、以及病毒是否可能表现出和它的“近亲”相似的季节性行为。
为了得到答案，研究人员预测了到2025年SARS-CoV-2的感染率等数值，并将大流行后SARS-CoV-2的动态概括为每年爆发、两年爆发一次、零星爆发、基本消除。
总体而言，与其他β冠状病毒相比，免疫持续时间较短和交叉免疫程度较小，与SARS-CoV-2引起的总感染发生率较高相关，秋季传播能力和传播率较小的季节性波动与大流行的高峰相关。
▲温带地区SARS-CoV-2传播情况
在所有建模场景中，无论建立时间长短，SARS-CoV-2可以在一年中的任何时间产生大量爆发。冬春更易爆发峰值较低的疫情，秋冬则易导致更严重的疫情。
与大流行性流感相似，如果对SARS-CoV-2的免疫力不是永久性的，则很可能像其他β冠状病毒一样进入常规循环。比如在接下来的5年中，以每年、每两年或零星的频率出现。如果免疫的持续时间少于一年，可能每年爆发一次；如果时间更长，则可能每两年爆发一次。
传播的高季节性变化导致在最初的大流行波期间发病率峰值较小，但冬季反复爆发的发病率较大。较强的季节性强迫会导致夏季低传播期间易感个体的积累增多，从而导致大流行后时期的反复暴发和高峰。
如果对SARS-CoV-2的免疫力是永久的，则该病毒可能在造成重大疫情后，消失五年或更长时间。长期免疫力始终导致有效消除SARS-CoV-2并降低总体感染率。如果SARS-CoV-2能诱导针对感冒病毒的交叉免疫，则所有β冠状病毒的发生率都可能下降甚至几乎消失；如果SARS-CoV-2对它们产生70％的交叉免疫力，则足以有效消除两种HCoV病毒的传播。
其他beta冠状病毒对SARS-CoV-2的交叉免疫水平较低，可能使SARS-CoV-2短暂消失，但几年后又会再次出现。即便SARS-CoV-2免疫仅持续两年，两种HCoV病毒的轻度（30%）交叉免疫，仍可有效消除SARS-CoV-2的传播长达三年，足以延迟将来COVID-19的爆发。
该模型表明，我们需要发展长期免疫能力，才能真正有机会抑制未来的爆发。
三、一次性社交隔离措施或将导致疫情二次爆发
当然，无论SARS-CoV-2的大流行后传播动态如何，都需要采取紧急措施来阻断传播。
许多国家已采取社会隔离措施，这些措施的必要持续时间和强度尚待确定。
为了解决这个问题，研究人员调整了SEIRS传播模型，并假设最坏的情况是两种HCoV病毒没有针对SARS-CoV-2的交叉免疫，这使得SARS-CoV-2模型不受那些病毒的传播动态影响。
根据传播模型的拟合，他们假定潜伏期为4.6天，传染期为5天，这与其他研究的估计一致。不需要重症监护的患者，平均非重症住院时间为8天；需要重症监护的患者为6天，重症监护的平均时间为10天。
以HCoV-OC43和HCoV-HKU1的季节性强迫推定为指导，研究人员将峰值（冬季）R0值设置在2.2-2.6之间变化，并允许夏季R0值在60%（即相对强的季节性）-100%（即无季节性）之间变化。
研究人员以美国的开放式重症监护能力（每10000名成人0.89张免费病床）作为重症监护需求的基准，基于2020年3月11日的疫情建立时间来模拟疫情轨迹，通过将R0减小0-60%的固定比例来模拟社交距离，评估了“一次性”社会隔离干预措施和间歇性社会隔离措施。
研究发现，当传播不受季节影响时，一次性社会隔离措施减少了疫情高峰。而在所有情况下，取消模拟的社会隔离措施后，感染都将再度发生。
▲在没有季节性影响下的一次性社交隔离情况（蓝色阴影区域表示社交隔离，A-E的社交隔离时间分别为4周、8周、12周、20周、无限期；R0值恒为2.2，每个患病率图旁边显示了累积感染的规模（F到J））
然而，更长和更严格的暂时性社交隔离，并不总是与流行病高峰规模的进一步减少相关。例如，在20天的社交隔离中，R0降低了60%，但二次爆发的疫情峰值大小，几乎与从未尝试过社交隔离措施的疫情峰值大小相同。
但也因为社交隔离措施非常有效，几乎没有人产生免疫力。
如果对病毒的行为增加季节性影响，无论是在高峰流行率方面还是在感染总数方面，干预后的二次疫情高峰，都可能超过从未尝试过社交隔离措施的疫情规模。
严格的社交隔离措施使得人群中易感人群比例较高，当R0在深秋和冬季上升时，容易引发严重流行病，没有一项一次性干预措施能够有效地将重症患者的患病率保持在重症监护能力范围内。
▲在季节性影响下的一次性社交隔离措施情况（蓝色阴影区域表示社交隔离，A-E的社交隔离时间分别为4周、8周、12周、20周、无限期；R0值降低0-60%，每个患病率图旁边显示了累积感染的规模（F到J））
而间歇性社交隔离措施可以防止疫情规模超出重症监护能力。社交距离开始的时间和重症监护需求高峰之间大约有3周的间隔，当传播是季节性的，夏季的社会距离可能比R0在全年最大冬季值保持不变时更少。随着疫情持续发展，人群中免疫力的积累减慢了病毒感染速度，隔离措施之间的间隔时间延长。
然而，在目前的重症监护能力下，SARS-CoV-2流行的总体持续时间可能会持续到2022年，这需要在25％-75％的时间内采取社交隔离措施。
研究人员还研究了可以减少疫情持续爆发的社会影响的两件事：增加重症监护能力和部分有效的治疗方法。
重症监护能力的提升，使得人们的免疫力得以更快地积累，从而减少了总体流行病持续时间和社交隔离措施的总时长，帮助人们尽快恢复正常的社交距离。
另外，SARS-CoV-2的治疗和相关疫苗的研发，也将减少社交隔离措施的持续时间和强度。
治疗可以减少需要重症监护的感染比例，减少传染性的持续时间，进而减少对重症监护资源的需求。疫苗将加速人们免疫力的积累，减少总体疫情流行时间，减少需要重症监护的感染数量。
▲带有当前和扩大的重症监护能力的间歇性社交隔离情况（A和C无季节性影响，B和D有季节性影响，蓝色阴影区域表示间歇性社交隔离，黑色曲线表示SARS-Cov-2患病率，红色曲线表示SARS-Cov-2危重病例，黑色实心横线表示重症监护能力，水平虚线表示社交隔离的开/关阈值）
结语：到2022年可能需采取间歇性隔离措施
回顾哈佛大学这项研究的结果，未来五年，新冠肺炎总发病率将取决于它在第一次大流行后是否会变成常规复发的疾病，这又主要取决于新型冠状病毒的免疫持续时间。
大流行期间及大流行后爆发的强度和时间将取决于一年中病毒感染的确立时间，并在较小程度上取决于季节性传播能力的变化和β-冠状病毒之间存在的交叉免疫水平。
社交隔离策略可以缓解卫生保健系统的压力，高效的距离划分可充分降低新型冠状病毒的发生率。
医疗保健系统的压力程度以及所需的疏散持续时间视效果而定。一次性社交隔离措施可能会将疫情高峰推至秋天，如果冬季可传播性增加，或将加重重症监护资源的负担。
间歇性社交隔离措施可将重症监护需求维持在当前阈值之内，但需要进行持续监控以正确确定隔离措施的时机，并避免超出重症监护能力范围。
除非重症监护能力显着提高或治疗或疫苗可用，否则到2022年可能需要间歇性隔离。
研究人员认为，即使是间歇性的长时间隔离，也可能对经济、社会和教育产生严重的负面影响。如果社交隔离效果不佳或持续时间不够长，或将对医疗系统造成严重负担。
必须强调的是，没有任何一个模型能够真正精准地再现现实。
与其他预测模型一样，此模型也有局限性。迄今人们对新型冠状病毒特性的掌握程度还很有限，研究中用的模型也无法精确估算整体冠状病毒的发病率。
由于这一研究基于温带地区数据，研究结论仅适用于温带地区，热带地区呼吸系统疾病的传播动态可能要复杂得多。
原文来自：Science
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