코로나 19 바이러스가 북미와 유럽에서 어떻게 유행했는지

코로나 바이러스의 글로벌 확산, 컨셉 일러스트 (재고 이미지).

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새로운 연구는 코로나 바이러스 샘플의 진화 유전체학을 컴퓨터 시뮬레이션 전염병 및 상세한 여행 기록과 결합하여 전례없는 세부 사항으로 전 세계 코로나 바이러스의 확산을 재구성합니다.

Science 저널에 게재 된 결과는 집중적 인 테스트와 접촉 추적으로 인해 북미와 유럽에서 SARS-CoV-2가 확립되지 않았을 수있는 기회를 놓친 기간이 연장되었음을 시사합니다.

이 백서는 또한 1 월에 각 대륙에서 가장 먼저 알려진 COVID-19 사례를 몇 주 후 발견 된 발병과 연결하는 제안에 도전하고 공중 보건 대응에 정보를 제공하고 향후 COVID-19 및 기타 발병을 예측하고 예방하는 데 도움이 될 수있는 귀중한 통찰력을 제공합니다. 동물성 질병.

13 개 연구 기관의 학제 간 과학자 팀을 이끌었던 애리조나 대학의 연구원 인 마이클 워 로비 (Michael Worobey)는 "우리의 열망은 강력한 신기술을 개발하고 적용하여 전 세계의 공간과 시간에 유행병이 어떻게 전개되었는지에 대한 확실한 분석을 수행하는 것이 었습니다."라고 말했습니다. 미국, 벨기에, 캐나다 및 영국에서 "이전에는 과학, 소셜 미디어 및 전례없는 수의 사전 인쇄 출판물이 피어 리뷰를 기다리고있는 수많은 가능성이 떠돌아 다녔습니다."

연구팀은 바이러스가 확인 된 직후 시작된 바이러스 게놈 시퀀싱 노력의 결과를 기반으로 분석을 진행했습니다. 이러한 노력은 규모와 속도면에서 전례없는 세계적인 노력으로 빠르게 성장했으며 데이터베이스에서 공개적으로 사용할 수있는 수만 개의 게놈 서열을 산출했습니다.

널리 퍼진 이야기와는 달리, 중국에서 미국과 유럽으로 여행하는 감염된 개인이 처음으로 문서화 된 도착은 대륙성 발병으로 눈덩이를 형성하지 않았다고 연구원들은 발견했습니다.

그 대신, 바이러스의 초기 침입을 추적하고 억제하기위한 신속하고 결정적인 조치가 성공적이었으며 정부와 공중 보건 기관의 향후 조치 및 정책을 지시하는 모델 대응 역할을해야한다고 연구 저자는 결론지었습니다.

바이러스가 미국과 유럽에 어떻게 전파되었는지

1 월 15 일 중국 우한에서 시애틀로 날아가는 중국인은 미국에서 신종 코로나 바이러스에 감염된 것으로 밝혀진 최초의 환자가되었으며, SARS-CoV-2 게놈 염기 서열 분석을받은 최초의 환자가되었습니다. 이 환자는 'WA1'로 지정되었습니다. 워싱턴 주에서 몇 가지 추가 사례가 발견 된 것은 6 주 후였습니다.

"그리고 그 모든 시간이 지나가는 동안 모든 사람들은 어둠 속에 있고 '무슨 일이 일어나고 있는가?'라고 궁금해합니다."라고 Worobey는 말했습니다. "우리는 괜찮기를 바라며, 다른 사례가 없기를 바라며, 시애틀의 주목할만한 커뮤니티 바이러스 샘플링 프로그램을 통해 워싱턴에 더 많은 사례가 있고 유 전적으로 WA1 바이러스와 매우 유사하다는 것이 분명해졌습니다."

Worobey와 그의 공동 연구자들은 환자 WA1이 6 주 동안 탐지되지 않은 전송 클러스터를 설정했다는 일반적인 가설을 테스트했습니다. 2 월과 3 월에 샘플링 된 게놈은 WA1과 유사점을 공유하지만, WA1이 이어지는 발병을 확립한다는 생각이 거의 없을 정도로 충분히 다르다고 그들은 결정했습니다. 연구진의 결과는 중국에서 미국으로의 도약이 2 월 1 일경에 발생했을 가능성이 있음을 나타냅니다.

이 결과는 또한 미국에서 가장 초기의 실질적인 전파 클러스터 인이 발발이 중국에서 워싱턴 주 바로 북쪽에있는 캐나다 브리티시 컬럼비아로 바이러스가 확산되어 간접적으로 시작된 후 캐나다에서 브리티시 컬럼비아 질병 통제 센터에서 발표 한 미국 다중 SARS-CoV-2 게놈은 워싱턴 주에서 샘플링 된 바이러스 변종의 조상으로 나타 났으며, 이는 미국 전염병의 캐나다 기원을 강력하게 시사합니다. 그러나 현재의 연구는 이러한 게놈에서 시퀀싱 오류를 발견하여이 시나리오를 배제했습니다.

대신,이 새로운 연구는 미국 행정부가 2 월 초에 중국에서 온 여행자를위한 여행 금지 조치를 시행 할 즈음에 미국 발발의 직접적인 중국 출신 원인을 암시합니다. 금지령이 발효 된 후에도 수만 명의 미국 시민과 비자 소지자가 중국에서 미국으로 여행했기 때문에 미국 발발 '인덱스 케이스'의 국적을 알 수 없습니다.

유사한 시나리오는 코로나 바이러스가 유럽에 처음으로 도입 된 것으로 알려져 있습니다. 1 월 20 일, 독일 바이에른에있는 한 자동차 공급 회사의 직원이 중국 상하이에서 비즈니스 회의에 참석하기 위해 나도 모르게 바이러스를 옮겼고 결국 16 명의 동료가 감염되었습니다. 이 경우에도 빠른 테스트와 격리의 인상적인 대응으로 인해 발병이 더 이상 확산되는 것을 막았다 고 연구는 결론지었습니다. 추측과는 달리,이 독일 발발은 결국 유럽 전역에 널리 퍼져 결국 뉴욕과 미국의 나머지 지역으로 퍼진 북부 이탈리아에서 발발의 원인이 아닙니다.

저자들은 또한이 중국-이탈리아-미국 분산 경로가 워싱턴 주 발발을 일으킨 바이러스의 중국-미국 이동보다 약간 늦게 2 월에 동부 해안의 전송 클러스터를 점화 시켰음을 보여줍니다. 워싱턴 전송 클러스터는 또한 2 월 캘리포니아에서 소규모 커뮤니티 전송 클러스터보다 먼저 발생하여 북미 지역에서 가장 초기에 발생했습니다.

초기 격리 작업

저자는 테스트, 접촉 추적, 격리 조치 및 감염된 개인의 높은 수준의 순응도를 포함하는 집중적 인 개입을 통해 자신의 증상을 보건 당국에보고하고 적시에자가 격리함으로써 독일과 시애틀 지역이 일월.

워 로비는 "우리는 이러한 조치가 첫 번째 불꽃이 성공적으로 제거 될 수있는 상황을 낳았으며, 이는 커뮤니티로 더 확산되는 것을 막을 수 있다고 믿습니다."라고 말했습니다. "이것이 우리에게 말하는 것은 이러한 경우에 취해진 조치가 매우 효과적이며 전 세계적으로 전염병으로 확대 될 가능성이있는 신종 질병에 대한 향후 대응을위한 청사진 역할을해야한다는 것입니다."

전염병의 전개를 재구성하기 위해 과학자들은 바이러스의 역학과 진화, 즉 시간이 지남에 따라 SARS-CoV-2가 어떻게 확산되고 돌연변이되는지를 신중하게 시뮬레이션하는 컴퓨터 프로그램을 실행했습니다.

워 로비는 "이를 통해 전염병이 어떻게 전개되었는지에 대한 테이프를 반복해서 재실행 한 다음 시뮬레이션에서 나타나는 시나리오를 우리가 실제로 보는 패턴에 대해 확인할 수있었습니다."라고 말했습니다.

"워싱턴의 경우 1 월 15 일에 미국에 도착한 WA1 환자가 실제로 그 발병을 시작했다면 어떨까요?" 글쎄요, 만약 그가 그랬다면 그 전염병을 계속해서 재실행하고 그 전염병에서 감염된 환자를 샘플링하고 그런 방식으로 바이러스를 진화 시키면 우리가 실제로 보는 것과 같은 패턴을 얻습니까? 그리고 대답은 '아니오'였습니다.

"초기 이탈리아의 발병을 독일의 발병으로 뿌린다면 진화 데이터에서 얻을 수있는 패턴을 보십니까? 그리고 대답은 다시 한 번 아니오"라고 그는 말했습니다.

공동 저자 인 Joel Wertheim은 ​​"시뮬레이션을 통해 SARS-CoV-2를 미국과 유럽에 다시 도입함으로써 이러한 로케일에 처음으로 문서화 된 바이러스 도입이 생산적인 전송 클러스터를 만들 가능성이 거의 없음을 보여주었습니다."라고 말했습니다. 캘리포니아 대학교 샌디에이고. "분자 역학 분석은 SARS-CoV-2의 전파 패턴을 밝히는 데 매우 강력합니다."

그런 다음 다른 방법을 가상 전염병의 데이터와 결합하여 매우 상세하고 정량적 인 결과를 얻었습니다.

공동 저자 인 Marc Suchard는 "이 작업의 기본은 상세한 여행 이력 정보와 계통 유전학을 결합한 새로운 도구로, 감염된 개인에서 샘플링 한 다양한 바이러스 게놈이 서로 어떻게 관련되어 있는지에 대한 일종의 '가계도'를 생성합니다."라고 말했습니다. 캘리포니아 대학교 로스 앤젤레스의. "이러한 도구의보다 정확한 진화 적 재구성은 SARS-CoV-2가 어떻게 그렇게 짧은 시간에 전 세계적으로 확산되었는지 이해하는 데 중요한 단계를 제공합니다."

벨기에 루벤 대학의 필립 레 메이 (Philippe Lemey)는 "우리는이 바이러스의 단기간 진화만을 연구했기 때문에 많은 돌연변이를 축적 할 시간이 많지 않았다는 것을 명심해야합니다."라고 말했습니다. "여기에 전 세계 여러 지역의 게놈이 고르지 않게 샘플링되고 있으며, 다양한 정보 소스를 통합하고 게놈 재구성을 비행 기록 및 총 COVID 수와 같은 보완적인 접근 방식과 결합하여 얻을 수있는 엄청난 이점이 있음이 분명해졌습니다. -1 월과 2 월에 다양한 글로벌 지역에서 19 건. "

"우리의 연구에 따르면 조기 개입과 탐지를 잘하면 전염병을 예방하고 진행되면 통제하는 데 엄청난 영향을 미칠 수 있습니다."라고 Worobey는 말했습니다. "전염병이 결국 사라졌지 만, 우리에게 앞으로 나아갈 길을 보여주는 초기 승리가있었습니다. 포괄적 인 테스트와 사례 식별은 강력한 무기입니다."

이 연구의 자금 출처에는 David and Lucile Packard 재단, 국립 보건원, 유럽 연구위원회, Wellcome Trust 및 캐나다 보건 연구소 코로나 바이러스 신속 대응 프로그램이 포함됩니다.