众志成城 - 财经、医学、数学、古脊椎多领域团队19文解析新型冠状病毒 - 起源、传播、防控 - 为决策助力

我们在bioRxiv中以“2019-nCoV”为主题词进行检索，迄今为止已发表19篇，6篇国外报道，13篇国内报道，研究团队来自数学、医学、公共卫生、财经、古脊椎等多个领域，研究方向涉及病毒的起源、进化、传播、治疗、决策等多个方面，获得的结论大体类似，也从数据上支持了最近中央的一系列决策。文章的主要内容简述如下：

1. 武汉新型冠状病毒传播的数学模型

题目：A mathematical model for simulating the transmission of Wuhan novel Coronavirus
作者：厦门大学公共卫生学院陈田木博士团队等
时间：2020年1月19日

本文开发了Bats-Hosts-Reservoir-People传播网络模型，用于模拟从感染源（可能是蝙蝠）到人类感染的潜在传播。由于很难清晰地对蝙蝠宿主网络进行探索，并且公众关注的焦点是从海鲜市场到人的传播，因此将模型简化为Reservoir-People传播网络模型。根据RP模型计算出基本传染数（R0），并以之评估2019-nCoV的传播能力。（只提出模型，没有计算数据）

2. 基因组和蛋白质结构模型分析阐述引起武汉肺炎爆发的新型冠状病毒2019-nCoV的起源和感染性

题目：Genomic and protein structure modelling analysis depicts the origin and infectivity of 2019-nCoV, a new coronavirus which caused a pneumonia outbreak in Wuhan, China
作者：香港城市大学 Sheng Chen 团队等
时间：2020年1月20日

作者对新的冠状病毒（2019-nCoV）的详细基因组和基于蛋白结构的分析表明，该新病毒是蝙蝠冠状病毒的一种新型，并且在基因上与人类SARS冠状病毒的距离相当远。对这种新病毒的刺突（S）蛋白的结构分析表明，其S蛋白仅与人细胞上的ACE2受体弱结合，而人SARS冠状病毒对ACE受体表现出强亲和。这些发现表明，这种新病毒在人与人之间不易传播，并且理论上不应该引起严重的人类感染。（香港的应对措施似乎比这篇研究的结论更严苛）

3. 深度学习算法预测2019新型冠状病毒的宿主和传染性

题目：Host and infectivity prediction of Wuhan 2019 novel coronavirus using deep learning algorithm
作者：北京大学生命科学学院朱怀球团队等
时间：2020年1月21日

作者应用基于深度学习算法的VHP（病毒宿主预测）方法预测潜在的病毒宿主。结果表明，2019-nCoV与其他人类冠状病毒，特别是严重急性呼吸综合症冠状病毒（SARS-CoV），Bat SARS-like冠状病毒和中东呼吸综合症冠状病毒（MERS-CoV），有着相近的感染能力。根据预测，与感染其他脊椎动物的冠状病毒相比，2019-nCoV的感染模式与蝙蝠冠状病毒相似。此外，通过比较所有以脊椎动物为宿主的病毒的传染模式，发现水貂病毒显示出与2019-nCov更为接近的传染性模式。传染性模式分析的这些结果表明，蝙蝠和水貂可能是2019-nCov的两个候选病毒来源物种。

4. B型β冠状病毒包括2019-nCoV入侵细胞和受体使用的评估

题目：Functional assessment of cell entry and receptor usage for lineage B β-coronaviruses, including 2019-nCoV
作者：美国国立卫生研究院Michael Letko 团队等
时间：2019年1月22日

作者开发了一种方法来快速筛选B型β冠状病毒（例如SARS-CoV和最近的2019-nCoV）的受体使用和感染不同物种不同类型细胞的能力。研究表明，病毒进入过程中的宿主蛋白酶是多种B型病毒的重要屏障，绕过该屏障可使B型病毒通过未知受体进入人类细胞。作者还演示了不同的B型病毒如何通过重组以进入人体细胞，并证实人ACE2是最近出现的2019-nCoV的受体。

5. 与最近爆发的人类肺炎相关的新型病毒的发现和其潜在蝙蝠起源的鉴定

题目：Discovery of a novel coronavirus associated with the recent pneumonia outbreak in humans and its potential bat origin
作者：中科院武汉病毒所石正丽团队等
时间：2019年1月22日

作者鉴定和分析了一种新型冠状病毒（nCoV-2019）。该冠状病毒在中国武汉引起了人类急性呼吸道综合症的流行。该流行病始于2019年12月12日，到2020年1月20日已导致198例实验室确认的感染，其中3例死亡。在暴发初期，从5名患者中获得了病毒的全长基因组序列。这些病毒序列彼此几乎相同，并且与SARS-CoV有79.5％的序列相似。此外，发现在整个基因组水平上，nCoV-2019与蝙蝠冠状病毒的同源性为96％。七个保守的非结构蛋白的配对蛋白序列分析表明，该病毒属于SARSr-CoV物种。从重症患者的支气管肺泡灌洗液中也分离出nCoV-2019病毒，并可被几名患者的血清中和。重要的是，作者确认了这种新型CoV与SARS-CoV使用相同的受体ACE2进入细胞。

6. 武汉2019-nCoV早期人传人模式分析

题目：Pattern of early human-to-human transmission of Wuhan 2019-nCoV
作者：瑞士伯尔尼大学社会与预防医学研究所Julien Riou 团队等
时间：2019年1月23日

作者对早期疫情发生轨迹进行了随机模拟，并发现其与迄今为止的流行病学发现是一致的。作者发现基本感染数R0约为2.2（90％高密度区间 (90% high density interval)1.4-3.8），表明病毒具有人与人之间持续传播的潜力。传播特征似乎与严重的急性呼吸系统综合症相关冠状病毒（SARS-CoV）和1918年大流行性流感相似。这些发现强调了加强筛查、监视和控制工作的重要性，特别是在机场和其他旅行枢纽，以防止2019-nCoV在国际上的进一步传播。

基本传染数（Basic reproduction number，一般写成R0）是在流行病学上，指在没有外力介入，同时所有人都没有免疫力的情况下，一个感染到某种传染病的人，会把疾病传染给其他多少个人的平均数。基本传染数通常被写成为R0。R0的数字愈大，代表流行病的控制愈难。在没有防疫的情况下，

若R0<1，传染病将会逐渐消失。
若R0>1，传染病会以指数方式散布，成为流行病（epidemic）。但是一般不会永远持续，因为可能被感染的人口会慢慢减少。部分人口可能死于该传染病，部分则可能病愈后产生免疫力。
若R0=1，传染病会变成人口中的地方性流行病。

从这个结果看，我国政府的措施是强有力的，一系列工作使得疾病变得可控。

7. 2019-nCoV基本传染数的估计: 疫情爆发早期的数据驱动的研究

题目：Preliminary estimation of the basic reproduction number of novel coronavirus (2019-nCoV) in China, from 2019 to 2020: A data-driven analysis in the early phase of the outbreak
作者：香港理工大学应用数学系Daihai He 研究团队等
时间：2020年1月23日

作者在考虑到疾病报告率变化的影响下，通过指数增长模型模拟了2020年1月10日至1月21日中国大陆2019-nCoV病例时间序列的流行曲线。利用估计的固有增长率（γ），通过其他两种已知的冠状病毒疾病（MERS和SARS）的serial intervals（SI）作为真正未知SI的近似值来估计R0。结果发现早期暴发数据很大程度上遵循指数增长，估计平均R0在3.30（95％CI：2.73-3.96）到5.47（95％CI：4.16-7.10）范围内，对应于报告率需要有0到2倍的增加。随着报告率的上升，平均R0可能会低于5但高于3。研究表明2019-nCoV具有流行爆发潜力。

8. 中国爆发的2019新型冠状病毒流行病趋势建模分析

题目：Modelling the epidemic trend of the 2019 novel coronavirus outbreak in China
作者：西安交通大学公共卫生学院张磊教授团队等
时间：2019年1月23日

作者对中国2019-nCov流行病的初始阶段进行了及时的评估，发现2019-nCov的传播性与SARS和MERS相当，但病死率较低。快速诊断隔离病例和综合干预将对其流行趋势产生重大影响。然而，由于中国正面临着春节旅行的热潮，而且该病已蔓延至国境之外（spread beyond its borders），因此有必要对其潜在的时空传播模式和新的干预策略进行进一步研究。

9. 2019新型冠状病毒流行病学分析：病毒进化的证据

题目：The 2019-new coronavirus epidemic: evidence for virus evolution
作者：罗马大学生物医学院 Silvia Angeletti 团队等
时间：2019年1月24日

作者提供了对该新病毒的进化和分子流行病学分析。使用2019-nCoV的15个可用的全基因组序列和基因库中可用的12个高度相似的全基因组序列构建了系统发育树（5个来自SARS，2个来自MERS和5个来自蝙蝠SARS样冠状病毒）。FUBAR分析表明，核衣壳（Nucleocapsid）和Spike糖蛋白（Spike Glycoprotein）的一些位点受到正向选择，同源建模帮助解释了病毒之间的分子和结构差异。系统进化分析表明，2019.nCoV与2015年分离出的蝙蝠SARS样冠状病毒序列关系最近，而结构分析显示S和核衣壳蛋白存在突变。从这些结果来看，2019nCoV可以被视为与SARS病毒不同的冠状病毒，可能是从蝙蝠或其他宿主传播的，这些突变赋予了它感染人类的能力。

10. 从SARS-CoV到2019-nCoV爆发：早期流行病学相似性和未来趋势预测

题目：From SARS-CoV to Wuhan 2019-nCoV Outbreak: Similarity of Early Epidemic and Prediction of Future Trends
作者：哥伦比亚大学梅尔曼公共卫生学院研究团队等
时间：2019年1月24日

作者认为，2019-nCoV是一种与SARS暴发中的SARS-CoV非常相似的新型冠状病毒。因为仍处于早期阶段，疫情的起因和后果在很大程度是未知的。由于新病毒的许多方面与2003年的SARS类似，因此关于SARS-CoV的知识、流行病学模式和应对的经验教训是应对武汉2019-nCoV疫情的宝贵资源。基于SARS爆发早期的流行病学调查和分析，我们评估和比较了这两次疫情爆发的特征，预测了当前2019-nCoV疫情爆发的可能结果。

与SARS-CoV一样，2019-nCoV具有很高的人际传播能力，医护人员和病人家庭成员是高风险人群。由于爆发时期与中国春节返乡热潮时间一致，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超级传播者的出现和行为模式。作者使用到目前为止（截至2019年1月23日）报告的病例数据，建立了logistic模型，预测2019-nCoV每日的病例累积和新增计数。据估计，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。应该限制或禁止地域性迁移，以防止超级传播者的出现和移动。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。

11. 2019-20武汉冠状病毒疫情：加强监测对防止病毒在新地点持续传播至关重要

题目：2019-20 Wuhan coronavirus outbreak: Intense surveillance is vital for preventing sustained transmission in new locations
作者：牛津大学数学研究所研究团队等
时间：2019年1月24日

作者评估了冠状病毒到达其他国家时持续传播的风险。当前疫情中47名患者从症状发作到住院的时间的数据被用于估算输入病例持续人-人传播的可能性。假设输入病例为中国患者、2019-nCoV与SARS冠状病毒传染性相似，那么输入病例具有持续人-人传播的概率是0.37。但是，如果可以通过严格的监视将症状发作到住院隔离的平均时间减半，那么输入病例导致持续传播的可能性仅为0.005。这突出了当前在世界各国开展监视工作的重要性，以确保疫情不会成为大规模的全球流行病。

12. 武汉地区与人类严重呼吸系统疾病相关的一种新型冠状病毒的全基因组特征解析

题目：Complete genome characterisation of a novel coronavirus associated with severe human respiratory disease in Wuhan, China
作者：复旦大学上海公共卫生临床中心Lin Xu 团队等
时间：2019年1月24日

作者研究了7名在疑似病毒起源的海鲜市场上工作的患者，并从一名表现出严重的呼吸系统综合症（包括发烧、头晕和咳嗽）的患者中收集了支气管肺泡灌洗液（BALF）。该患者于2019年12月26日入住武汉市中心医院。利用宏转录组测序中鉴定出冠状病毒科的一种新型RNA病毒称为WH-Human-1冠状病毒（WHCV）。对完整病毒基因组（29,903个核苷酸）的系统进化分析表明，WHCV与一组先前从蝙蝠中取样的严重急性呼吸综合征（SARS）样冠状病毒（Betacoronavirus属，Sarbecovirus亚属）最紧密相关（89.1％核苷酸相似性）。

13. 2019-nCoV传播动力学

题目：Transmission dynamics of 2019 novel coronavirus (2019-nCoV)
作者：广东省疾病预防控制中心
时间：2019年1月25日

自2019年12月29日以来，2019-nCoV肺炎感染已迅速从中国湖北省武汉市扩散到其他大多数省份和地区。但是，2019-nCoV的传播动力学仍然不清楚。

作者从病历、流行病学调查和官方网站收集了2020年1月23日之前确诊的2019-nCoV病例的数据。从广东省疾病预防控制中心（GDCDC）获得了2002-2003年广东省的重症急性呼吸综合征（SARS）病例数据。应用指数增长（EG）和最大似然估计（ML）方法计算2019-nCoV和SARS的基本传染数（R）。

截至2020年1月23日，中国共确定830例2019-nCoV确诊病例，海外报告9例。

2019-nCoV感染的平均潜伏期为4.8天。2019-nCoV和SARS病例从症状发作到隔离的平均时间分别为2.9天和4.2天。EG和ML估计的2019-nCoV的R值分别为2.90（95％CI：2.32-3.63）和2.92（95％CI：2.28-3.67），而SARS-CoV的R值为1.77（95％ CI：1.37-2.27）和1.85（95％CI：1.32-2.49）。从发作到隔离的时间的减少都可以使2019-nCoV和SARS-CoV估计的R值降低。

2019-nCoV的大流行风险可能高于2003年爆发的SARS。已实施的公共卫生工作已大大降低了2019-nCoV的大流行风险。但是，需要更严格的控制和干扰策略遏制其进一步蔓延。（However, more rigorous control and prevention strategies and measures to contain its further spread.这句原文英语也许修改下更合适）

14. 2019新型冠状病毒的起源时间和流行动力学

题目：Origin time and epidemic dynamics of the 2019 novel coronavirus
作者：中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究团队等
时间：2019年1月25日

基于从GISAID获得的基因组序列，作者采用贝叶斯模型推断出经过时间校准的系统发育树和由有效传染数（effective reproductive number，Re）随时间变化表示的流行病动力学。模型估计的病毒起始时间为2019年12月17日（95％CI：2019年12月5日至2019年12月23日）。Re的中值估计范围为0.2到2.2，并且会随时间急剧变化。

15. 新冠状病毒（2019 nCoV）的全基因组进化分析否定了病毒近期重组导致其流行的假说

题目：Full-genome evolutionary analysis of the novel corona virus (2019-nCoV) rejects the hypothesis of emergence as a result of a recent recombination event
作者：雅典大学医学院等
时间：2020年1月26日

作者的目标是表征2019-nCoV的遗传关系，并寻找sarbecovirus亚属内的推定重组。

方法：使用RDP4和Simplot v3.5.1对推定的重组进行了研究，并使用最大似然法和贝叶斯方法通过系统发育分析确认了各个基因组片段中不一致的系统发育聚类。

结果：分析表明，2019-nCoV虽然在全基因组层面与BatCoV RaTG13序列密切相关（序列相似性为96.3％），但显示出与Bat-SARS样冠状病毒序列不一致的聚类。具体而言，在跨越前11,498个核苷酸的5’部分和跨越24,341-30,696个位置的最后3’部分序列中，2019-nCoV和RaTG13，与Bat-SARS样冠状病毒序列的聚类成一个簇，而在跨越ORF1a、ORF1b的3’末端和几乎一半的spike区域的中间序列，2019-nCoV和RaTG13在sarbecovirus分支内归类于一个远端谱系组。

结论：2019-nCoV和RaTG13之间的遗传相似性水平表明，后者未提供导致人类暴发的变异株，但支持2019-nCoV起源于蝙蝠的假说。

16. 医疗体系的瓦解：控制武汉市新型冠状病毒（2019年nCoV）爆发的数学模型

题目：Breaking down of the healthcare system: Mathematical modelling for controlling the novel coronavirus (2019-nCoV) outbreak in Wuhan, China
作者：暨南大学医学院公共卫生与预防医学系研究团队等
时间：2020年1月27日

作者目标是仔细研究当前可用的信息，并评估武汉这次疫情暴发期间医疗系统的负担。考虑到诊断率和公共卫生干预效果的不同，作者应用了改进的SIR模型来预测实际感染病例数以及隔离病房和重症监护病房的具体负担。模型表明，实际感染病例数可能比报告的要高得多。如果不采取公共卫生干预措施，假设诊断率为50％，估计有26,701例病例（截至2020年1月28日）。如果公共卫生干预措施的有效性至少达到70％，则可以大大减轻医疗保健系统负担。（摘要比题目有意思）

17. 整合同源建模、分子对接和结合自由能计算预测Nelfinavir可用作2019年nCov主蛋白（水解）酶的潜在抑制剂

题目：Nelfinavir was predicted to be a potential inhibitor of 2019 nCov main protease by an integrative approach combining homology modelling, molecular docking and binding free energy calculation
作者：中国科学院上海药物研究所Weiliang Zhu团队等
时间：2020年1月27日

截至2020年1月27日，2019-nCov在中国造成80多例死亡，并且在10多个国家/地区报告了感染病例。目前还没有可以治疗此疾病的认证药物。2019-nCov Mpro是对抗该病毒的潜在药物靶标。作者基于SARS Mpro的结构进行同源建模，并把1903种小分子药物与该模型对接。基于对接得分和与已知Mpro配体结合的空间相似性，选择了4种药物进行结合自由能计算。MM/GBSA和SIE方法均以最低结合自由能-24.69±0.52 kcal/mol和-9.42±0.04 kcal/mol支持nelfinavir。因此，作者建议奈非那韦可能是对抗2019-nCov Mpro的潜在抑制剂。

18. SARS冠状病毒特异性人类单克隆抗体有效结合2019年新型冠状病毒刺突蛋白

题目：Potent binding of 2019 novel coronavirus spike protein by a SARS coronavirus-specific human monoclonal antibody
作者：复旦大学上海医学院Tianlei Ying 团队等
时间：2020年1月28日

新发现的2019年新型冠状病毒（2019-nCoV）已造成800多次实验室确认的人类感染病例，包括25例死亡病例，对人类健康构成了严重威胁。但是，目前尚无特定的抗病毒治疗药物或疫苗。考虑到2019-nCoV和SARS-CoV中受体结合域（RBD）的相对较高的一致性，迫切需要评估抗SARS-CoV抗体与2019-nCoV spike蛋白的交叉反应性，这可能有利于针对2019-nCoV的疫苗和治疗性抗体的快速开发。

作者首次报告SARS-CoV特异性人类单克隆抗体CR3022可以与2019-nCoV RBD（6.3 nM的KD）强力结合（bind potently）。CR3022的表位（epitope）在2019-nCoV RBD中不与ACE2结合位点重叠。因此，**CR3022有潜力被单独或与其他中和抗体组合开发作为候选疗法，用于预防和治疗2019-nCoV感染。**有趣的是，一些针对SARS-CoV ACE2结合位点的最有效的SARS-CoV特异性中和抗体（例如m396，CR3014）未能结合2019-nCoV spike蛋白，表明SARS CoV和2019-nCoV的RBD的差异对中和抗体的交叉反应具有至关重要的影响，并且仍然有必要开发可以特异性结合2019-nCoV RBD的新型单克隆抗体。

19. 小心无症状传播：基于扩展SEIR模型的2019-nCoV防控对策研究

题目：Beware of asymptomatic transmission: Study on 2019-nCoV prevention and control measures based on extended SEIR model
作者：西安交通大学财经学院Yingji Shan 团队等
时间：2020年1月28日

这项研究建立了一个考虑了人们在各个地区流动情况的SEIRD模型，揭示了三种控制措施在控制流行病扩散方面的效果。研究结果表明，目前我国的防控对策非常必要。这项研究进一步验证了国际和国内专家对无症状传播的关注(E-status)。这项研究的结果可用于探索有关防控措施对流行病传播的影响，并确定在流行病传播过程中可能存在的关键个人。