编者注 (10/7/20):鉴于白宫越来越多的人新型冠状病毒检测呈阳性——其中许多人可能是在一周多前在玫瑰园举行的最高法院提名人艾米·科尼·巴雷特的仪式上被感染的,因此重新发表这篇文章。
2 月下旬,来自世界各地的大约 175 名高管来到波士顿的生物技术公司 Biogen 领导力会议。在两天的时间里,与会者握手、交谈和共进餐点。出席会议的还有:新型冠状病毒。活动中的几个人在不知情的情况下感染了导致 COVID-19 的微生物,它迅速在其他人中传播,然后他们将其带回家。仅在马萨诸塞州,至少有 99 人最终生病。
大约在同一时间,冠状病毒在 100 多名参加佐治亚州奥尔巴尼市葬礼的人中传播,引发了一场疫情,这场疫情很快导致周边农村县的 COVID-19 累积发病率位居全国最高之列。下一个月,一名患有该疾病的个体在华盛顿州的一次两个半小时的合唱团练习中感染了 52 人。两人死亡。在阿肯色州,一位受感染的牧师和他的妻子在几天内将病毒传播给教堂活动的 30 多名参与者,导致至少 3 人死亡。而这些新病例又传播给 26 人,其中至少一人死亡。
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随着科学家们对 COVID-19 的了解越来越多,所谓的超级传播事件——即一个人感染了不成比例数量的其他个体——在导致该疾病的病毒传播中起到了过大的作用。疾病控制与预防中心首席副主任安妮·舒查特在一份报告中表示,波士顿会议和佐治亚州的葬礼是几个超级传播事件,在“美国早期 COVID-19 传播中发挥了显著作用”。事实上,对实际病例的研究以及大流行的模型表明,在 10% 到 20% 的感染者中,有 80% 对冠状病毒的传播负责。
东北大学研究传染病的网络科学家塞缪尔·斯卡皮诺说,这些数字意味着,预防超级传播事件可能在阻止 COVID-19 方面大有帮助。科学家们已经确定了催化此类事件的因素,包括人群规模大、人与人之间密切接触以及通风不良的封闭空间。目前的证据表明,主要是这些情况,而不是特定个体的生物学特征,为新型冠状病毒的极端传播奠定了基础。
在描述 SARS-CoV-2 病毒如何传播时,流行病学家不仅使用一个个体感染的其他人的平均数量,还使用另一个关键值,称为离散因子或“k”。这个数字描述了疾病的聚集程度。较小的 k 通常意味着相对较少的病例对传播负责,而较大的 k 表明传播更均匀地分布。在香港,研究人员计算出,在他们检查的 1000 多个 COVID-19 病例中,k 值为 0.45。该值高于 SARS 或 MERS(两次之前的以超级传播为特征的病毒爆发),但远低于 1918 年的流感大流行。斯卡皮诺说,换句话说,SARS-CoV-2 的传播不像 SARS 和 MERS 那样依赖超级传播,但比流感更依赖超级传播。
新型冠状病毒似乎主要通过受感染者在咳嗽、打喷嚏、说话或呼吸时产生的呼吸道飞沫传播。下一个人通过将这些飞沫吸入肺部或进入鼻子或嘴巴而感染。德克萨斯大学奥斯汀分校 COVID-19 建模联盟执行主任劳伦·安塞尔·迈尔斯说,如果人们在感染后立即生病,他们可能会呆在家里卧床不起,几乎没有机会传播病毒。 疾病预防控制中心估计,大约 40% 的传播发生在感染者出现任何症状之前,症状平均需要六天才能开始。这段时间给感染者留下了与他人接触的漫长时间——并且可能进入容易发生超级传播的情况。
研究人员已经确定了几个使超级传播更容易发生的因素。其中一些是环境因素。例如,通风不良的室内区域似乎特别有利于病毒的传播。对日本 110 例 COVID-19 病例的初步分析发现,在封闭环境中传播病原体的几率比在露天空间中高出 18 倍以上。作者得出结论,封闭空间可能会促进超级传播事件。(该研究尚未经过同行评审。)伦敦研究人员进行的另一项初步预印本研究检查了COVID-19 病例群,发现几乎所有病例群都是室内或室内-室外环境。最大的病例群发现在室内空间,如疗养院、教堂、食品加工厂、学校、购物区、工人宿舍、监狱和轮船。
毫不奇怪,这些超级传播场所的另一个共同点是,它们是大量人群聚集的地方。迈尔斯说,你聚集在一个地方的人越多,冠状病毒一次感染多人的机会就越大。“如果你最多限制为五个人,就很难发生超级传播事件,”她补充道。但随着群体规模的增加,将病毒传播给更广泛人群的风险也会增加。大型群体规模也增加了在场某人具有传染性的可能性。
时间也很重要。群体接触时间越长,病毒在他们之间传播的可能性就越大。纽约市卫生与医院特殊病原体专家西拉·马达德说,一个人需要多长时间才能感染病毒仍然是一个悬而未决的问题。她补充说,她的接触者追踪工作中用于风险评估的基准是与传染性人员接触 10 分钟,尽管疾控中心使用 15 分钟作为指导方针。杂货店收银员和疗养院员工等基本工作人员由于必要性而与大型群体互动,并且在容易发生超级传播的情况下工作。迈尔斯说,如果我们想控制 COVID-19,我们将不得不找到保护他们的方法,并使他们的工作场所不太容易发生此类事件。
人们在做什么也很重要,因为某些活动似乎更容易传播呼吸道污物。我们都见过有人咳嗽或打喷嚏时飞出的飞沫。但加州大学戴维斯分校化学工程师威廉·里斯坦帕特说,即使当你说话时,你也会释放出“大量的”颗粒。“没有人想到它们,但它们就在那里,”他说。里斯坦帕特的团队发现,说话比正常呼吸释放更多的颗粒。而且,随着人们说话声音越来越大,排放量也会增加。唱歌会释放更多的颗粒,这可能部分解释了华盛顿州合唱团练习中的超级传播事件。剧烈运动时的剧烈呼吸也可能有助于 COVID-19 的传播。在小型房间内一次最多容纳 22 名学生的健身舞蹈课程与韩国的 65 例疾病病例有关。但同一设施之一的瑜伽课程与任何病例群无关。一项对日本 COVID-19 病例群的研究发现,病例与在健身房锻炼、卡拉 OK 派对、俱乐部欢呼和在酒吧交谈有关,这进一步证明这些活动可能有助于传播。
里斯坦帕特和他的同事们尚未证实他们看到的颗粒物排放变化会影响新型冠状病毒的传播。他们的研究没有测量 SARS-CoV-2 本身。但空气中的颗粒物可能很重要,是病毒颗粒的载体。科学家们还发现了有趣的证据,表明一小部分人可能表现为“言语超级传播者”——与同龄人相比,这些人持续广播高出一个数量级的呼吸道颗粒。“提前识别谁会成为超级传播者非常困难,”他说。“其中一位超级传播者是一位非常娇小的年轻女性。我是一个更大、更笨重的家伙,但不是超级传播者。”
关于超级传播活动的证据让研究人员相信,它们是新型冠状病毒传播的主要原因。“到目前为止,我看到的所有数据都表明,如果你抑制超级传播事件,感染的增长率就会非常、非常迅速地停止,”斯卡皮诺说。“我们在西雅图看到,至少有几次引入并没有导致新病例”——这意味着如果病毒被剥夺了传播的环境,它就会消退。
但在美国——那里已经有近 216 万例病例和超过 11.7 万例死亡——这些情况可能正在增加。各州正在重新开放企业和活动,这意味着更多的人在更大的群体中相互接触。因此,最大限度地减少允许超级传播事件发生的条件对于控制 COVID-19 至关重要。在日本,卫生官员建议人们避免以下三种情况:通风不良的封闭空间、拥挤的空间和密切接触的环境。圣达菲研究所计算机科学家克里斯托弗·摩尔模拟病毒传播事件,他说,病毒的感染能力并非完全是病原体本身的属性。“它是病毒和人类社会如何相互作用的属性,”他指出,这是我们可以改变的。