来自麻省理工学院和哈佛大学的布罗德研究所、马萨诸塞州总医院、马萨诸塞州公共卫生部和波士顿无家可归者医疗保健项目的新数据描述了SARS-CoV-2病毒是如何进入波士顿地区的,以及某些事件是如何塑造了该地区的流行轨迹。这些数据在medRxiv的手稿中有描述,在Nextstrain.org的视觉叙述概述中也有描述。
今天,我们发布了441个高质量的SARS-CoV-2基因组,加上我们在6月份首次发布的基因组,从1月底到5月初,从波士顿地区到目前为止,我们总共发布了772个基因组。我们的数据集包括了疫情早期的几乎所有病例,以及马萨诸塞州第一波疫情的密集采样,为美国疫情最严重的地区之一SARS-CoV-2的出现和扩大提供了一个深入的视角。
这些数据的两个特点尤其引人注目。首先是病毒在2020年2月初到5月初这三个月的时间里进入马萨诸塞州的绝对次数。我们估计有80种不同的引种,大多来自美国其他地方和欧洲,但包括来自四大洲的来源。引入的确切数量和来源尚不确定(我们缺乏关于在世界许多地方存在何种病毒变异的良好遗传数据),但引入的数量显然很多。3月份,由于旅行减少和各种控制措施的实施,新引进的数量有所下降。
第二个引人注目的特征是,单一感染的影响在流行病的轨迹上是多么多变。人们广泛报道了COVID-19中“过度传播事件”的重要性,即一个人感染过多的其他人。这项研究详细描述了马萨诸塞州发生的两起超级传播事件,强调了这一点,但也显示了影响的多样性。
其中一个扩散性事件发生在一个熟练的护理设施内。作为预防措施,所有的居民和大部分工作人员在计划搬迁之前都接受了测试。最终,85%的居民和37%的工作人员检测结果呈阳性。对这些感染的基因组分析显示,尽管没有怀疑COVID-19,但该病毒曾三次进入该社区——但其中只有一次导致了90%以上的感染。这些病例中有限的遗传多样性表明,在该设施中传播非常迅速。
另一场超级传播事件与2月份的一次国际商务会议有关。在这种情况下,有基因证据表明,是一个人将病毒(可能是最近从欧洲传入的)带入了事件。
在这两种超级传播事件中,一个人可能在几天内感染了几十个人。
但这两件事的后果却截然不同。
护理设施内的疫情对患者来说是毁灭性的,但大约在4月初发生在一个相当孤立的人群中,当时对COVID-19的了解程度很高,并采取了预防措施。结果,它几乎没有在设施外引起传播。相比之下,会议期间的疫情爆发发生在2月底的高度流动人口中,并蔓延到更大的社区,在我们数据集中的后期病例中,至少占20%,高达40%。利用其他研究人员的遗传数据,我们还可以追踪病毒随后在美国其他几个州以及斯洛伐克、瑞典、新加坡和澳大利亚等地的传播情况。
在研究的其他地方,我们发现SARS-CoV-2——包括来自会议爆发的病毒——多次进入波士顿地区的无家可归人群,在避难所内迅速广泛传播。我们还调查了两个假定的医院集群,并证明了近实时测序如何为感染控制实践提供信息。
我们的发现提供了具体的例子,说明传播如何能够超越最初受影响的个人,并感染明显没有联系的地点、人口和事件。除了深入了解波士顿地区正在发生的紧急情况外,它还展示了基因组数据在帮助理解和追踪SARS-CoV-2的演变和传播方面的力量,这在我们重新开放学校和社区的进程中尤为重要。Broad团队一直在与我们的临床和公共卫生伙伴实时分享序列数据和见解。
我们还在Broad Institute的Terra平台上公开了数据和分析工作流,这是一个安全、开源的云环境,用于存储、分析和共享基因组和其他生物医学数据(在严格的许可控制下)。我们正与布罗德数据科学平台合作,将Terra用于病毒基因组数据和基因组监测应用,支持和加快世界各地公共卫生研究人员和从业者使用这一方法,帮助他们应对COVID-19和未来突发公共卫生事件。这里使用的数据集和分析工作流可以在这里找到。基因组数据也在NCBI GenBank上公开分享。