該研究結(jié)果發(fā)表在《Nature Microbiology》上。

“我們捕捉到了自然感染期間SARS-CoV-2如何在人體內(nèi)復(fù)制和脫落的最完整、高分辨率、定量的畫面。沒有其他類似的數(shù)據(jù)。該研究揭示了感染的幾個(gè)方面，這些方面對(duì)公共衛(wèi)生和基礎(chǔ)生物學(xué)都很重要，”芝加哥大學(xué)微生物學(xué)教授Christopher B. Brooke說道。他跟微生物學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)教授Pamela P. Martinez和病理生物學(xué)教授Rebecca L. Smith一起領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究。

這項(xiàng)研究源于SHIELD: Target, Test, Tell倡議，即伊利諾伊大學(xué)的COVID-19應(yīng)對(duì)計(jì)劃。該計(jì)劃于2020年秋季開始對(duì)工作人員、學(xué)生和教職員工每周進(jìn)行兩次測(cè)試。伊利諾伊州的研究人員意識(shí)到，測(cè)試數(shù)據(jù)可能是一個(gè)關(guān)于感染過程的信息寶庫：如不同的SARS-CoV-2變體的復(fù)制速度以及個(gè)人清除感染的能力有何不同。

美國國家衛(wèi)生研究院出面資助了比較PCR測(cè)試--擴(kuò)增和檢測(cè)病毒RNA、快速抗原測(cè)試--尋找與病毒相關(guān)的蛋白質(zhì)的工作。這筆資金使得這項(xiàng)研究的其他方面成為可能。

從最初的陽性測(cè)試的24小時(shí)內(nèi)開始，研究小組每天從COVID-19感染測(cè)試呈陽性的成年人那里采集了鼻腔和唾液樣本。該研究的60名參與者的年齡從19歲到73歲不等。該研究對(duì)每個(gè)人進(jìn)行了長達(dá)14天的跟蹤。

Brooke表示，確定受感染的人可能會(huì)在他們的唾液或鼻腔等處脫落多長時(shí)間的病毒，這是了解病毒如何在人群中傳播和持續(xù)存在的關(guān)鍵。為了做到這一點(diǎn)，該團(tuán)隊(duì)還使用了病毒培養(yǎng)法來測(cè)量他們樣本中傳染性病毒的脫落情況?！皟H僅因?yàn)槟阃ㄟ^PCR或抗原測(cè)試看到了病毒的信號(hào)并不意味著那里確實(shí)有可能復(fù)制和脫落并傳播給其他人的活病毒?！?/p>

洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室的合作者、該論文的第一作者Ruian Ke使用了各種數(shù)學(xué)模型來幫助研究小組了解數(shù)據(jù)如何反映潛在的感染過程并確定了影響感染過程的因素。

這項(xiàng)工作顯示，一些人只在一兩天內(nèi)流出活病毒，而另一些人則持續(xù)流出病毒長達(dá)九天。

“基于這一發(fā)現(xiàn)，我們預(yù)測(cè)那些病毒脫落超過一周的人將會(huì)比那些只有一兩天可檢測(cè)到活病毒的人有更大的傳播風(fēng)險(xiǎn)，” Brooke說道。

Martinez則稱：“這是一個(gè)非常關(guān)鍵的發(fā)現(xiàn)。人們已經(jīng)觀察到病毒傳播是異質(zhì)的，但大多數(shù)人把這些差異歸結(jié)為個(gè)人行為。我們假設(shè)超級(jí)傳播者不那么謹(jǐn)慎或跟更多人接觸。這表明內(nèi)在的感染動(dòng)力學(xué)也發(fā)揮了重要作用?！?/p>

研究人員還發(fā)現(xiàn)，病毒基因組負(fù)荷--可通過PCR技術(shù)檢測(cè)--在唾液樣本中比在鼻拭子中更早達(dá)到峰值。

研究人員寫道，這表明唾液可能作為早期檢測(cè)感染的一個(gè)優(yōu)越的采樣點(diǎn)。

科學(xué)家們?cè)赟ARS-CoV-2病毒的早期循環(huán)變種和阿爾法變種的感染動(dòng)態(tài)中沒有看到有意義的差異。研究人員指出，這表明阿爾法變種的較高傳播性不能用較高的病毒負(fù)荷或延遲清除來解釋。

研究小組看到人們的癥狀和感染過程之間沒有有意義的關(guān)聯(lián)。Brooke指出，雖然人們通常認(rèn)為那些有更多癥狀的人可能更具感染性，但這可能并不總是正確的。值得注意的一點(diǎn)是，這部分研究的意義可能受到一些限制，因?yàn)檠芯恐械乃袇⑴c者要么沒有癥狀要么癥狀輕微且沒有人住院。

“總的來說，這項(xiàng)研究有助于解釋為什么有些人比其他人更容易傳播SARS-CoV-2，”Brooke說道。