2020年1月20日,一位英国男子千里迢迢去到新加坡参加了一场商务会议,整场会议一共有109人参加。会议结束后他就乘飞机飞往法国滑雪胜地度假,从1月24日一直待到28日。度假结束后,他回到英国回归平淡的生活,去上了瑜伽课,又去了酒吧小酌几杯,一直到2月6号他都没有发现任何异常的状况。 然而,参加那场新加坡的商务会议的人员中有一位来自武汉,会议结束后有其他人确诊感染了新冠病毒,因此主办方通知了所有参会人员。而此时这位英国中年人还没有意识到他已经感染了新冠病毒。 截止到2月11日,已经确定有11名新冠病毒感染者与这位英国商人(英国第三号患者)有关,其中6名为英国人,其余5人为法国人和西班牙人,他们都曾经与英国商人在法国的雪场或英国住所附近有接触。凭“一己之力”感染11人,英国商人也被认为是欧洲的新冠病毒“超级传播者”。那么,超级传播者对传染病的爆发究竟意味着什么? 要了解超级传播者的方方面面,我们不妨先看看历史上最著名,同时也是被研究得最全面的案例。 事情始于1906年,美国纽约长岛牡蛎湾突然出现了家庭内集体感染伤寒的情况,其中一个家庭11名成员中有10名都因伤寒而住院治疗。 伤寒在20世纪初是一种比较流行的传染病,它是一种由沙门氏菌引起的疾病,主要症状是腹痛,呕吐,便秘,高热等,有的感染者还会出现玫瑰色斑点的皮疹。 在病人急性感染期间,伤寒沙门氏菌通过单核巨噬细胞大量繁殖,并进入患者血液,之后入侵胆囊、胆道系统和肠的淋巴组织。如治疗不当,患者各个器官可能会出现灶性坏死,肠道出血或穿孔等并发症,严重者可致死。 伤寒沙门氏菌的主要是经过通过粪便污染饮用水或食物来传播,因此它的发病率跟卫生条件关系很大。在美国,伤寒主要在人口密集的城市贫民区流行,在比较富裕的阶层中算是比较少见的。而纽约长岛牡蛎湾并不是伤寒多发的地区,1906年接连多个家庭爆发伤寒是不寻常的,也引起了卫生部门的注意,但最后的调查结果认为是饮用水污染导致的。 1905年关于伤寒的通知 然而,接下来第五个受害家庭的出现,改变了事情的走向。 当年夏天,美国银行家查尔斯·亨利·沃伦在牡蛎湾租了一处度假别墅,并带全家人去那里避暑。可是没多久沃伦的女儿就得了伤寒,随后他的夫人和两名女佣也相继病倒,加上后来染病的园丁和另一个女儿,全家11人有6人中招。 当时人们并没有过多怀疑,认为是别墅受到污染。如果不能找到房屋里的污染源并清除,他们的别墅就没办法租出去,所以别墅的房东最着急。于是房东聘请了卫生专家乔治·索珀来调查。索珀起初怀疑是当地的水产品质不好,因为牡蛎湾本就是以养殖牡蛎闻名,同时也出产很多种类的水产,但是调查却发现有一些伤寒感染者并没有吃过水产。 纽约牡蛎湾 接下来,索珀怀疑是地点被污染,他系统性的检查了水井、储水箱、食物储藏室、下水道和污水池等等可能被污染的地方,但都没找到有价值的发现。最后,索珀认定伤寒的源头应该在人身上,致病原经过人和食物的接触传播。进一步调查,排除了需要加热烹饪的食物,最有可能出问题的是一道冰淇淋甜品,上面配有新鲜的桃子。而这道甜品出自一位叫玛丽·玛伦的厨师之手,她是沃伦一家专门为这次夏季度假雇佣的。 这一查不要紧,索珀还发现玛伦还与先前发生在牡蛎湾的其他伤寒爆发案件有关,很可能就是今天所说的“超级传播者”。 玛丽·玛伦是个爱尔兰移民,在美国没有太多的亲人,常年属于“一人吃饱全家不饿”的状态。最初她也仅仅是在富人家庭里当当佣人,后来发现自己对做菜有点天赋便转行做厨师,待遇要比一般的服务型工作好很多。 从1900年玛伦开始做厨师以来,到索珀调查时,她一共为7个家庭当过厨师,大部雇主家庭都出现了健康问题。1900年来到第一个家庭工作,仅仅两周后就有家庭成员得了伤寒,次年又到曼哈顿工作,同样有家庭成员染病死亡。1902年在纽约一位律师家工作,不久后全家9人有7人得了伤寒。在之后就是1906年来到牡蛎湾工作,同样不止一次爆发了伤寒。 玛丽·玛伦 玛伦每一份工作的时间都不长,最长也就几个月而已,每次都在雇主家出现健康问题后就换工作,因此她也从来没有被怀疑过。虽然索珀已经基本确定是这位女厨师的问题,但他还需要找到她本人确认她的确携带致病原才能盖棺定论。但是由于玛伦的不稳定工作状况,索珀花了4个月才追踪到玛伦,而此时玛伦新雇主因为感染伤寒被送进了医院。 索珀与玛伦第一次谈话便交代了他的来意,并请求她提供粪便、尿液、血液样本,甚至保证她不必为后续的治疗花任何钱,但还是遭到了女厨师的“切肉叉警告“。实际上玛伦的确脾气不太好,但她的行为没有任何过错。因为如果承认自己传播了伤寒也就意味着她会很难找到工作,更何况当厨师的这7年她从来没有得过严重的疾病,身体一直非常健康。 但出于对城市居民的负责,索珀又一次上门找到玛伦,毫无意外再次遭到不配合。无奈之下索珀请求纽约市卫生局拘留她,在羁押期间索珀对她的粪便进行了检测,结果为伤寒阳性。 玛丽·玛伦在1907-1910年隔离期间的报纸报道 像玛伦这样的伤寒沙门氏菌携带者其实并不罕见,在她之前欧洲就有出现携带但不发病的案例,但玛伦是美国发现的第一例。 现在的研究发现,大约有1-6%的伤寒沙门氏杆菌感染者会成为健康携带者,研究认为之所以他们不会发病,是因为细菌在感染早期便入侵了巨噬细胞,使巨噬细胞变得温和,能够容忍病菌的增殖。这些被感染的细胞藏在肠道、脾、胆和淋巴结中,如果这些健康携带者不注意个人卫生且常与人接触,就有可能成为一个超级传播者。 1909年在诊所隔离的玛丽·玛伦(左) 玛丽·玛伦的情况正是如此,她身为厨师却不爱洗手,病菌通过食物传播。在确定她为伤寒的超级传播者之后,玛伦被送往一家诊所隔离了三年,虽然拒绝了切除胆囊的建议,但她承诺以后不再从事厨师的职业。 然而,解除隔离后,玛伦并没有遵守自己的承诺。她在洗衣店干了几年,可以薪资待遇实在比不上厨师,于是她改名为玛丽·布朗重操旧业,1915年在纽约市斯隆妇女医院当厨师,最终导致25名职员感染伤寒,其中2人死亡。最后的最后,玛丽·玛伦再次被隔离,她仍然拒绝切除胆囊,一直从1915年隔离到1938年她去世,尸检发现她胆囊仍有伤寒病菌的存在。 这就是“伤寒玛丽”的故事。 伤寒玛丽可能是我们最早研究的超级传播者案例,但她并不是影响人数最多的。据统计,确定由伤寒玛丽直接导致的感染有50例,其中3人死亡,而同时期另一位健康携带者托尼·拉贝拉导致了122人患病和5人死亡。 超级传播者的确对传染病的爆发有不可否认的影响,一些情况下甚至符合二八规律,即80%的感染者是由20%的传播者带来的。在“非典”期间,广东、香港、新加坡等地都出现了超级传播者。 广东某海鲜铺老板染病50天,先后传染了130多人,其中包括21位亲属和多名医护人员。 香港的源头病人至少直接感染了125人,另有淘大花园E座因为排水系统的原因导致300多位居民感染SARS。 新加坡SARS流行性期间共出现了5位超级传播者,他们分别感染了21人、23人、23人、40人、15人,对疫情的形势有较大的影响。 新加坡的“超级传染事件”链,1、6、35、130、127为“超级传染者” 又如MERS中东呼吸综合征爆发中的超级传播者,2015年一名68岁的男性曾到多个中东国家旅行,在确诊前他到多家诊所看病,之后有29例继发感染可直接追踪到其身上,而其中的2例又导致了后续的110例,约有75%的病例可以追踪到这三位超级传播者。 当然,超级传播者的出现也并不是必然的,它也由多种因素相关。环境、宿主、致病原在满足特定的条件下才会出现超级传播者。在国内经历的这些传染病事件中,我们往往过于关注宿主,即超级传播者本人,一些媒体不但不使用化名报道,还夸大超级传播者本人的过失行为,甚至把一些人的死亡归咎于此。 SARS期间曝光的超级传播者则被冠以“毒王”的名号,他们在疫情结束后往往被迫过着隐姓埋名的生活。 超级传播者的确存在一些因对传染病认识不足造成的过失,可是其它因素也同样重要,比如最初接触到的感染剂量和感染者的身体情况等。所以世界卫生组织不建议使用“超级传播者”来称呼这些患者,而是使用“超级传播事件”来描述,一部分原因就是为了避免某些同样身为受害者的人背上骂名。 最后需要强调一下,在致病原和宿主不改变的前题下,特殊环境因素,比如密闭空间,人员密集等是“超级传播者”出现的重要条件。 偶然的“超级传播事件”的确在流行病爆发中扮演了重要的角色,但也有学者指出它对疾病的流行趋势贡献并没有我们认为的大,它并非极端重要,但也绝不是无足轻重。只要我们做到早发现、早确诊、早干预、早隔离就可以最大程度的降低超级传播事件出现的可能性。无论如何做好个人防护,既不要让自己成为“超级传播者”,也不让自己陷入“超级传播事件”当中。 Was British coronavirus victim a 'super-spreader'? Aljazeera, 2020/2/11.Veronique Greenwood. The Frightening Legacy of Typhoid Mary.SMITHSONIAN MAGAZINE, MARCH 2015. Quanta Magazine. One of the most infamous ‘patient zero’ cases of all time could help us understand why some people never get sick. Business Insider, Sep 2, 2016, 3:27 AM. Kiona N. Smith. Who Was Typhoid Mary? Forbes, Sep 22, 2017, 04:10pm. Typhoid Mary And A History Of Communicable Diseases. All That's Interesting, November 8, 2014. Jennifer Rosenberg. Biography of Typhoid Mary, Who Spread Typhoid in Early 1900s. Thought Co. , July 04, 2019. 谭嘉. 新发烈性传染病存在超级传播者 . 健康报,2015-10-23(001). 戴薇俪 译. 超级传播者:从MERS 、SARS、 EBOV暴发看超级传播者的威力!SIFIC感染网, 2017-07-06. 柯南. “毒王”为什么那么“毒”-非典超级传染者揭秘. 南方周末, 2003年05月29日.
传染病预测预警是当前世界范围内广泛关注的热点和难点问题。传染病预测预警的主要目的是通过监测早期发现传染病发生的异常先兆或事件发展的不良趋势,进而提高传染病预防控制工作的主动性和预见性。目前传染病预测预警的方法包括应用互联网和社交媒体等数字化手段进行预测预警,利用症状监测进行预测预警,通过监测传染病发生的影响因素进行预测预警,应用现代科学技术和各种数学模型进行预测预警等。传染病预测预警工作的研究方法不再局限于原有的流行病学理论,已经向学科交叉和综合应用转变,对现代公共卫生和流行病学的发展产生了深远影响。 传染病预测预警是以监测为基础,根据传染病的发生、发展规律及有关因素早期发现异常的先兆或事件发展的不良趋势,从而提高传染病预防控制工作的主动性和预见性。预测预警是对公众的预防行为进行超前调控的一种手段,其目的是把事后补救转变为事先防范,建立一种积极主动的保障机制,避免传染病事件造成影响的不断扩大。近些年来,传染病的预测预警已逐渐成为公共卫生领域研究的热点问题,并出现了许多新理论和新方法。本文将就传染病预测预警的现状和目前常用的研究方法进行综述,为今后的传染病的防制提供理论依据。 (一)应用互联网和社交媒体等数字化手段进行预测预警 如果互联网上关于某种传染病的搜索结果在短期内激增,这可能准确预示着此种疾病将会暴发。 例如,在流感暴发季节,人们会通过 Google 等搜索引擎了解流感的暴发情况以及应对流感的一些措施,那么在这段时间内某些与流感的关键词,如流感、勤洗手、带口罩、流感疫苗等会高频率出现。同样地,在流感暴发季节,人们也会通过 twitter 等聊天工具反映用户本人、朋友是否感染流感,或者与流感相关的信息等。因此,利用 Google/twitter 等工具抓取与流感相关的关键词,通过分析这些关键词的频率可以准确地判断流感在哪里扩散。美国科学家将 2004-2009 年查询所得的不同国家和地区的流感估算结果与官方的流感监测数据进行对比,发现 Google 流感搜索引擎查询所得到的估测结果与历史流感疫情非常接近 , 并且可以 赶在政府和流行病学专家之前两个星期提前预测到流感暴发的出现 [ 1 ] 。 Jiwei L 等 通对 Twitter 数据流加以过滤,留取与流感相关的信息,并为这些信息加上地理位置标签,以显示相关流感 Twitter 信息来自哪里,以及这些信息在一定时间段内的变化情况,他们统计了 2008 年 6 月到 2010 年 6 月约 100 万用户发布的 360 万条同流感相关的 Twitter 信息,研究显示 Twitter 的流感信息同美国疾病预防控制中心提供的流感暴发数据之间呈高度正相关性,能够成功推断出哪些地区出现了流感暴发的初期症状,进而提前预测到某个地区流感即将到来 [ 2 ] 。虽然 应用数字化监测手段能比传统监测方法能够提前预测到传染病的暴发, 但是它 并不能取代传统监测系统,而只能作为疾病监测预警手段的一种扩展 [ 3 ] 。 (二) 利用症状监测系统进行预测预警 症状监测是指通过长期连续系统地收集与所监测的疾病相关的一组临床特征 ( 症状 ) 和 / 或相关社会现象的发生频率来获取传统公共卫生监测不能提供的疾病防控信息,及时发现疾病在时间和空间分布上的异常聚集,以期对生物恐怖袭击、新发传染病、原因不明传染病及其他聚集性不良公共健康事件的暴发进行早期探查、预警和快速反应的监测方法。目前在症状监测方面应用最成熟的应当属于急性迟缓性麻痹 (AFP)病例 监测,中国自 2000 年被世界卫生组织 证实无脊灰野病毒传播以后,在全国范围内建立了包括14种疾病在内的急性迟缓性麻痹病例主动监测系统用以早期发现输入性脊髓灰质炎病例,2011年7月,监测人员通过该系统在新疆和田地区成功的发现急性迟缓性麻痹病例增多,经实验室确证系源自巴基斯坦的输入性脊髓灰质炎野病毒传播,并通过5轮强化免疫使疫情迅速得到有效的控制,最终成功的阻断了野病毒的传播 [ 4 ] 。 对鸟类的死亡和患病情况进行监测也是症状监测的一种重要方式,死鸟的出现是监测西尼罗病毒早期传播最为敏感的指标 [ 5 ] 。自 1999 年在美国纽约首次暴发后,西尼罗病毒在美国的流行日益严重。为了有效预防和控制西尼罗病毒,以美国疾病预防控制中心牵头,建立了死鸟监测体系来早期发现西尼罗河病毒的活动,监测内容包括定期报告和分析病鸟或死鸟的情况以及有针对性的对鸟类是否感染西尼罗病毒进行实验室检测。 2002 年,美国共有 582 个市县出现了西尼罗病毒感染病例,其中有 543 个通过本项监测获得了西尼罗病毒的早期活动信号,死鸟出现的时间比人类病例的出现平均提前了一个多月 [ 6 ] 。英国科学家通过对感冒和流感呼救电话进行监测,在利用泊松模型建立预警阈值的基础上,与临床上流感样病例和实验室确诊病例进行对比,回顾性研究发现能够提前 2 周提前预警到流感暴发,前瞻性研究发现能够提前 6 天预警流感暴发 [ 7 ] 。 (三)通过监测传染病发生的影响因素进行预测预警 新发传染病的预测预警是一个全球性的难题。 新发传染病的不断出现促使科学界加紧研究用于追踪和应对传染病的新技术和新方法。 曲江文等 采用 Logistic 回归研究太阳黑子活动与新发病毒性传染病以及流感大流行之间的关系时发现太阳黑子极值年或前、后一年是新发病毒性传染病和流感大流行发生的一个重要的危险因素,并从太阳黑子活动影响病毒基因变异、动物迁徙以及气候变化等角度科学的分析了太阳黑子活动影响新发病毒性传染病和流感大流行发生的原因,为阐明流感大流行和新发病毒传染病的起源和预测预警提供了新的依据和方法 。虞震东等发现新星爆发和宇宙线大的地面增强事件与流感流行有着重要的关系,认为这种流感大流行都是由宇宙线环境大的增强引起的,从而提出了科学预警流感大流行的对策,即通过加强对宇宙线环境的监测来预警流感大流行 。 Shamana J 等 发现拉尼娜现象造成的气候异常同全球大范围的流感暴发之间有一定的对应关系。 20 世纪 4 次流感的全球性大流行都发生在拉尼娜现象之后,他们认为拉尼娜现象可以改变人类流感病毒的主要宿主候鸟的迁徙模式,影响它们在迁徙途中的健康和种群混合,进而影响到彼此间的基因交换,导致某些更危险的流感新毒株出现。此外,拉尼娜现象还会导致候鸟与猪等家畜接触,并通过基因重配形成更危险的毒株。因此,通过监测拉尼娜现象为将来预警流感大流行提供了可能 。 (四)利用现代先进科学技术进行预测预警 卫星图像不仅能用来绘制各种地图,还能帮助人们早期预测什么时候会暴发流行病。为了监控肾综合征出血热的流行,美国科学家以往采用调查老鼠种群,捕捉老鼠验血、植入微芯片等方法,但这些传统监测方法均费时费力。 2004 年,研究人员通过当地卫星图像分析地球表面植被数量变化来追踪鼠群变化,他们发现经过一个多雨的冬季,草木生长繁盛,为老鼠带来更多食物,老鼠的种群数量迅速增长,而更多老鼠也就意味着更多汉坦病毒可能接触到人类。根据连续 3 年来的数据分析发现,从植物数量增加,到老鼠种群产生致病可能,期间间隔约为 12 到 16 个月,从而为肾综合征出血热的流行的预警提供了可能 。麻疹是儿童最常见的急性呼吸道传染病之一,在尼日尔和尼日利亚北部地区,研究人员推测麻疹的季节性暴发可能与人们在旱季开始时迁徙到尼日尔的活动有关,但是他们却没有一个简单的方法来量化这些活动。于是研究人员采用夜晚光线的变化作为衡量人口密度的一个参数,并且通过卫星图像成功发现该地区 夜晚亮度的增加伴随着麻疹的暴发,从而为解释和预测麻疹在这一地区的暴发情况提供了可靠的科学依据 。 Shaman J 等 采用了一种被广泛用于现代数据天气预报的资料同化技术,设计出了一个实时、基于网页的地方季节性流感估算的框架,研究人员使用来自纽约市 2003-2008 年相关流感季节性暴发的资料,计算出了每周整体流感预报数据。实验结果显示,这种技术可以在流感暴发峰值的 7 个多星期之前预测出一场流感暴发峰值的出现时间,从而使得季节性流感定量预测成为可能 。 (五)应用各种数学模型进行预测预警 一种新出现的传染病接下来会在哪里及在何时出现是一个难以解决的问题,以往预测一种新出现的传染病的传播模型一般侧重于地理上的距离,或者采用一些结合了流动性与流行病学数据的现代、复杂的疾病蔓延模型,但是这些预测方法应用于现代社会效果并不是很好。 Brockmann D 等通过“有效距离”来分析传染病的蔓延,这种“有效距离”的提出是基于不同地区之间的迁移概率,如果两个地区之间的迁移概率越大,那么他们之间的“有效距离就越小。根据他们对距离的新的定义,研究人员研发了一种可预测某种新发的传染病会在哪里以及在何时发生的“反应扩散模型”,在新模型中通过计算航空运输网络的运输强度来表征地区间的有效距离,他们应用新数学模型分析了2003年的SARS疫情和2009年甲型H1N1流感的疾病暴发路径并得到很好的验证 。这种基于全球各地联系关系来分析流行病动态的数学模型能够帮助我们确定疾病暴发起源和预测疾病蔓延路径,从而提前做到预警和应对。Lu L等 采用“泊松时间序列模型”对包括最低气温、最高温度、最小相对湿度、风速和降雨量在内的气象数据与 2001-2006 年 6 年期间中国广州市内的登革热发病数作了对比研究,结果发现,更高的最低气温和更低的风速与登革热发病总数相关。如果在数学模型中将湿度的影响也考虑在内,建立的模型与实际情况更为相符,而且发现最低气温和最小相对湿度出现后大约一个月才会实际引发登革热疫情,风速的影响在当月即可体现出来,从而为当地的登革热疫情预警提供了可能 。流感病毒每年都会发生一定程度的变异,为了能够提前预测下一次流感病毒的进化方向和预判未来流感病毒的特征, Luksza M 等结合物理学和计算机科学,详细分析了世界卫生组织历年甲型 H3N2 病毒的基因组特征,确认了一些有助于判断病毒进化方向的指标,并建立了预测流感病毒的“适应性模型”,为预测下一年可能流行的毒株种类提供了可行性 。 综上所述,传染病预测预警工作的研究方法和理论已经向学科交叉和综合应用转变,并且取得了长足的进步,逐渐走向成熟。这些新方法和新理论的应用有利于完善和充实目前的传染病监测体系,提高今后传染病预防控制工作的预见性和主动性,从而更好的维护国家正常的公共秩序和人民群众的健康。 参考文献 1. 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Methods currently forecast and early warning of infectious diseases include the application of Internet and social media and other digital means, the use of symptom surveillance, influencing factors, modern advanced science and technology and a variety of mathematical models. The research methods are no longer confined to the existing epidemiological theory. These methods have transformed to interdisciplinary and integrated application and had a profound impact on the development of modern public health and epidemiology. Key words : Infectious diseases; prediction and early warning; Disease surveillance
新 《 ACS 传染病》杂志与其主编奥尔德里奇 诸平 据美国化学会《 化学与工程新闻 》( CEN )周刊网站 2014 年 7 月 10 日 报道,美国化学会准备在 2015 年 1 月推出一种新杂志——《 ACS 传染病》( ACS Infectious Diseases )。美国 明尼苏达大学 ( University of Minnesota )药物化学副教授考特尼 · 奥尔德里奇( Courtney C. Aldrich , E-mail: aldri015@umn.edu )博士将担任该杂志首任主编。 考特尼 · 奥尔德里奇 ( Courtney C. Aldrich ) Credit: U OF MINNESOTA 《 ACS 传染病》是一种网络在线月刊杂志,主要专注于 “ 传染病领域的基础科学进展和为临床科学奠定基础 ,” 主题将包括 “ 新发现的抗菌和抗病毒药物 , 药物靶点的鉴定与验证以及耐药性和发病机理的分子基础描述等。 ” 美国化学会期刊出版集团的高级副总裁苏珊 · 金( Susan King )对此杂志的出版发行之事谈到,《 ACS 传染病》将会是第一个在多学科领域强调化学角色的一种杂志。担任此杂志主编的考特尼 · 奥尔德里奇博士,是美国明尼苏达大学药物设计中心( University of Minnesota’s Center for Drug Design )的副主任和副教授,他 1994 年在密苏里大学( Universityof Missouri )获得化学硕士学位, 2001 年在美国加州大学洛杉矶分校( University ofCalifornia, Los Angeles )获得有机化学博士学位。 2007 ~ 2013 年担任明尼苏达大学药物设计中心的副主任。他的研究领域是具有新作用机理的抗菌药物以及小分子探针化学验证新生化目标物质的设计和合成。该杂志将从 2014 年 9 月份开始接受的相关研究领域的作者投稿。 关于考特尼 · 奥尔德里奇博士的更多信息,请浏览: http://www.medicinal-chemistry.org/node/47 . Research Interest: A primary objective of our research is to design new antibacterial agents basedon novel mechanisms of action. Currently, all clinically used antibiotics actby one of a limited number of mechanisms (e.g. inhibition of protein synthesis,DNA synthesis, cell-wall synthesis, and RNA transcription). We utilizeavailable data from experimental genetic approaches (random transposonmutagenesis, targeted genetic disruptions) as well as comparison to the humanproteome to identify candidate bacterial targets. In cases where the structureand enzymology of the bacterial enzyme is known, we rationally design substratemimics or transition-state inhibitors. However, for many potential targetsthere is inadequate structural information available to permit such astructure-based drug design approach. In these cases we develophigh-throughput-screening (HTS) assays that allow us to identify a leadcandidate molecule. Once a small molecule inhibitor is identified against thetargeted enzyme we then apply medicinal chemistry efforts to methodicallyoptimize the inhibitor scaffold. Structure- and/or ligand-based computationalapproaches are employed to rationalize activity data in order to refineinhibitor design. At an early stage we also test for antibacterial activityagainst the targeted organism(s) since whole-cell activity is a composite ofbinding affinity, membrane permeability, and stability. Additionally drugproperties of our inhibitors are evaluated using a variety of in vitro assaysto examine toxicity, absorption, and metabolism. Using this approach wedeveloped a new class of antibiotics that act by disruption of bacterial ironacquisition. We identified a previously unexplored target (an enzyme known asMbtA involved in biosynthesis of the mycobactins, which are small-moleculeiron-chelators produced by Mycobacterium tuberculosis) and described thedesign, synthesis, and biochemical evaluation of picomolar inhibitors effectiveagainst MbtA that also possess potent in vivo activity against Mycobacteriumtuberculosis. Since tuberculosis is the leading cause of bacterial infectiousdisease mortality this research is expected to have a positive impact on humanhealth and may additionally validate a new class of antibiotics thattarget siderophore biosynthesis.
最近,博士生杨慧在唐明老师的指导下,与安徽大学副教授张海峰合作在 《 New Journal of Physics 上发表论文 “Efficient community-based control strategies in adaptive networks” 。杨慧为论文第一作者,唐明老师为通讯作者。 近年来,复杂网络上的流行病传播已经受到了国内外学者的广泛关注,大多数研究都关注于不同的静态网络结构对于动力学的影响,仅有少数研究关注人的自适应行为反应在其中所起的作用,如人们在流行病爆发时会避免与染病个体的接触,政府会采取如关闭学校等措施。人的自适应行为会改变接触网络的结构,这种结构变化会改变传播过程,传播过程的变化又反过来促进人的自适应行为,进而导致网络结构的变化,这样就 形成了一个网络拓扑和动力学之间相互影响的反馈环,这类网络称为自适应网络。 目前对自适应网络的研究大多关注稳态特性,而忽略了对暂态动力学的研究。 为了研究自适应网络上流行病传播的暂态特征,以及利用这些暂态特性更有效地对疾病实施控制,文章通过标准化社区性参量发现传播过程中会出现很强的中尺度特征,即社区结构。鉴于暂态过程中涌现出的特征,文章分别从免疫和隔离两个基本的控制疾病的措施入手,提出了基于社区效应的控制措施,得出疾病控制并不是控制越早效果越好 的结论,并且发现在社区性较强时采取措施能够更好地控制疾病爆发。此研究对于现实世界中自适应动力学,如流行病传播、信息传播等的控制是有利的。 因为个体都有自适应性,现实网络也相应地有自适应特性,所以进一步研究其上的控制策略和算法是非常重要的。 论文信息: Hui Yang, Ming Tang, and Hai-Feng Zhang, “Efficient community-based control strategies in adaptive networks”, New J. Phys. 14, 123017 (2012). 论文链接: http://iopscience.iop.org/1367-2630/14/12/123017 全文下载: 1367-2630_14_12_123017.pdf
科学揭示:传染病或为影响人类进化重要因素 图为大肠杆菌的假彩色扫描电子显微图,由来自加州国家显微成像研究中心的托马斯·迪林克拍摄,它对婴幼儿能够造成致命威胁。 据国外媒体报道,由加利福尼亚州立大学(University of California)圣地亚哥医学院(San Diego School of Medicine)科学家带领的一支国际科研队伍在《美国国家科学院院刊》上发表了一篇研究报告。报告显示, 两种与免疫系统有关的特殊基因的失活可能使得现代人类的祖先增强了对一些致病菌株(如大肠杆菌K1和B链球菌群)的免疫力 ,而大肠杆菌K1和B链球菌群是导致人类胎儿、新生儿和婴幼儿患上败血症和脑膜炎的罪魁祸首。 据了解,大约10万年前,人类进化陷入瓶颈:我们的祖先数量减少至约五千到一万之间,他们大多生活在非洲。也就是在这为数不多的种群中,出现了具备现代行为特征的人类,他们在数量和范围上疯狂地扩张,最后取代了所有其他当时与之共存其他进化种群,诸如尼安德特人等。 然而,至今为止,人类进化陷入瓶颈的真正原因还未找到,而科学家对此也进行了各种各样的推测, 从基因突变到文化发展再到气候变化。如今又有了一个新的推测,那就是传染病。 人类起源论学术研究和训练中心(the Center for Academic Research and Training in Anthropogeny)主任——药物、细胞和分子医学教授阿基特-瓦基(Ajit Varki)表示:“在一个人口数量小的种群中,基因突变的影响很大,一个罕见的等位基因的频率可以变得非常高。我们已经在人类体内发现两种无功能的基因,但是与人类相关的灵长类动物中这两种基因仍旧有一定功能。婴幼儿死亡对生殖适应性造成了影响。 幸存的物种要么能抵抗病原体的,要么能消除目标蛋白质以取得生存优势。” 对于这两种推测,瓦基更倾向于后者。该国际科研队伍还特别指出,这两种调节人体免疫反应的唾液酸基因是曾被认为在人类进化过程中一直相当活跃的基因家族的一部分,现在已经失活。此前,这支国际科研队伍已经解释称, 一些病原体能够利用唾液酸改变人体免疫反应以使其支持细菌。在最新的研究中,科学家们还发现唾液酸-13的基因已经不再是现代人类基因组的一部分,尽管它仍完整无缺地存在于黑猩猩的体内并发挥一定的作用。另一个唾液酸-17的基因还存在于人体,但是它已被优化,能够制造一种不活跃的蛋白质,使其侵入病原体。 尽管要想清楚地知道人类进化过程中发生了什么是不可能的,但是科研人员对这些基因的分子特征进行了研究,继而推测现代人的祖先在10万和20万年前曾多么艰难地与各种传染病抗争,而这些假定的传染病可能使我们的祖先数量大减,只有少数带有特定基因突变的祖先活了下来。 瓦基表示,人类的进化瓶颈是各种因素互相左右的结果。“ 物种形成受到各种因素的驱动,我们认为传染病只是其中之一。” 此次研究的经费部分来自美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)和纽约玛瑟斯基金会(Mathers Foundation of New York)。
最近看了Scientific Reports上面的论文,感觉是一篇很不错的文章!Meloni, S. et al. Modeling human mobility responses to the large-scale spreading of infectious diseases. Sci. Rep. 1, 62; DOI:10.1038/srep00062 (2011). 这个文章研究了人们在面对大范围的流行病传播的时候如何改变自我的出行方式,然后研究出行方式的改变对传播行为的影响。这个方向也是我感兴趣的方向,所以在此简单介绍一下这篇文章。 模型如下: 把网络中的节点看着一个城市,城市之间构成一个网络(metapopulation networks)。 当疾病不在人群中传播的时候, 个体从出发地到目的地的出现方式是遵循最短路径原则 。 但是当疾病在某个或者某些城市爆发的时候,个体从目的地到出发地的线路可能就要做些调整, 尽量避免路过疾病爆发的城市。但是绕道又要面临着一定的代价,所以个体要权衡疾病的风险和绕道的代价(定义一个关于路径和感染比例的代价函数),选择最适合自己的出行线路。 通过理论分析和基于实证的模拟,作者发现: 出行方式的改变不会改变疾病的爆发阈值(这个结果在很多文章中都提到过,是一个较为普适的结论!),但是对感染范围的影响是巨大的,在有些时候会降低传播范围,但是有的时候反而会推动疾病的更大范围的爆发(与不改变出行方式比较)。这种结果是由于出 行 方式的改变导致人们有可能向小城市移动,所以导致更多范围的传播。 最近关于疾病传播和行为反应方面的研究收到越来越多的关注,比如这篇文章的合作者就有传播界的泰斗:Alessandro Vespignani。他们在2011年也有一篇plos one研究行为反应与传播动力学的相互作用的文章。Perra N, Balcan D, Gon\c{c}alves B, Vespignani A (2011) Towards a Characterization of Behavior-Disease Models. PLoS ONE 6(8): e23084。
给自己的博客添点东东,把自己写的一个小综述挂上来! 投到复杂系统和复杂性科学上了(有所改动),算是介绍传染病动力学研究领域的一个新方向。虽然自己没有什么工作,但是我感觉这个方向很新,而且有很多高质量的文章都发表在 PNAS,Plos 系列, J. R. Soc. Interface , Proc. Roy. Soc. B, PRL 等顶级杂志。这个方向最近在 J. R. Soc. Interface 有一篇综述,我的肯定不好意思和他的比较。 Funk S, Salathé M, Jansen V A A. Modelling the influence of human behaviour on the spread of infectious diseases: a review . J. R. Soc. Interface, 2010, 50: 1257-1274. 行为反应对复杂网络上传染病动力学的影响.pdf
The time from infection to onset of infectiousness The duration of infectiousness Latent Period Infecitious Period Incubation Period transmission interval clinical onsetserial interval secondary attack rate attack rate basic reproduction number effective reprodution number prevalence disease-free equilibrium point susceptible,exposed,infectious and recovered refractory pandemic endemic eradication ——从王林博客里转来,学了这么久,竟然都没有留心整理一下传染病的词汇。。。
高耶博士( Dr. Vinay Goyal)获得了MBBS, DRM,DNB(重症护理师和甲状腺专家),有超过20年的临床经验。曾在印度的辛度佳医院,孟买医院,Saifee医院,塔塔纪念医院等医疗机构工作。目前,他负责领导Riddhivinayak Malad (w)心血管疾病加护中心的核医疗部门和甲状腺诊所。 How to Prevent H1N1 - Best Advice So Far(如何预防H1N1 - 来自医生的忠告) N95口罩是用来阻隔95% 的0.3微粒,,而H1N1病毒的大小是0.1左右。所以,靠N95口罩防H1N1就像用蚊帐来挡雨。 Tamiflu does not kill but prevents H1N1 from further proliferation till the virus limits itself in about 1-2 weeks (its natural cycle). H1N1, like other Influenza A viruses, only infects the upper respiratory tract and proliferates (only) there. The only portals of entry are the nostrils and mouth/ throat. In a global epidemic of this nature, it's almost impossible not coming into contact with H1N1 inspite of all precautions. 流感疫苗不是用来杀死H1N1病毒,它只能抑制病毒在其1-2周的自然生存周期中繁衍,H1N1跟其他A型流感的病毒一样,感染部位只限于上呼吸道,并在那繁殖,它的唯一入侵途径是口鼻喉,这种全球性的流感,几乎无人能置身事外 Contact with H1N1 is not so much of a problem as proliferation is. 但接触到H1N1病毒,并不像H1N1传染的问题那么严重. While you are still healthy and not showing any symptoms of H1N1 infection, in order to prevent proliferation, aggravation of symptoms and development of secondary infections, some very simple steps - not fully highlighted in most official communications- can be practiced (instead of focusing on how to stock N95 or Tamiflu): 当你身体健康,尚未出现H1N1感染症状时,更实用有效的办法(而不是只关注储备N95或流感疫苗),是用以下几种简单的方式来避免少量的H1N1病毒在你体内(如果有接触到的话)繁殖、出现病症、及恶化成二期感染: 1. Frequent hand-washing (well highlighted in all official communications). 常洗手(在所有的官方警示中,都有重点强调) 2. Hands-off-the-face approach. Resist all temptations to touch any part of face (unless you want to eat or bathe). 手绝不碰脸...除非是是吃东西和洗脸 3. Gargle twice a day with warm salt water (use Listerine if you don't trust salt). H1N1 takes 2-3 days after initial infection in the throat/ nasal cavity to proliferate and show characteristic symptoms. Simple gargling prevents proliferation. In a way, gargling with salt water has the same effect on a healthy individual that Tamiflu has on an infected one. Don't underestimate this simple, inexpensive and powerful preventative method. 每天用温盐水(或李斯德林漱口水,如果你不太相信盐水有效的话)漱口两次。H1N1在鼻喉腔内经过2-3天,才开始增生并出现症候,简单的盐水漱口可以抑制病毒繁衍,等于是健康人的流感疫苗,千万不要小看这看似简单、花费不多,但是很有效的办法。 4.. Similar to 3 above, clean your nostrils at least once every day with warm salt water. Not everybody may be good at Jala Neti or Sutra Neti (very good Yoga asanas to clean nasal cavities), but blowing the nose hard once a day and swabbing both nostrils with cotton buds dipped in warm salt water is very effective in bringing down viral population. 以上三点之外,每天用温盐水清洗鼻孔至少一次,不是每个人都会用专业的清洗鼻腔的办法,但吸口气用力将鼻内物质喷出,最后以棉花棒沾温盐水清洁鼻孔。这对降低鼻中的病毒量非常有效。 5. Boost your natural immunity with foods that are rich in Vitamin C (Amlaand other citrus fruits). If you have to supplement with Vitamin C tablets, make sure that it also has Zinc to boost absorption. 更多的食用富含维他命C的食物(如柑橘类的水果),可增加自身免疫力。如果只能服务Vc片,尽管选用含锌的以提高Vc的吸收。 6. Drink as much of warm liquids as you can. Drinking warm liquids has the same effect as gargling, but in the reverse direction. They wash off proliferating viruses from the throat into the stomach where they cannot survive, proliferate or do any harm. 多喝温开水或热汤,功效和漱口一样,只是方向相反。随着热水或汤水被喝到胃里的病毒是无法生存、传染或发作的。 7. All these are simple ways to prevent, within means of most households, and certainly much less painful than to wait in long queues outside public hospitals. 这些都是在家里就做得到的简便预防法,远比痛苦地排长队在医院候诊好得多。