全球看武汉｜柳叶刀：由家庭集聚病例看人际和城际的传播风险

1月24日，医学研究期刊《柳叶刀》（The Lancet）网站推出了“新型冠状病毒”专题并发表了最新的两项研究。
在第一项研究中，黄朝林及其同事报道了实验室确诊的首批41个病例的汇总发现。同时发表的第二项研究，由香港大学的袁国勇及其同事撰写，报告了一起由新型冠状病毒（2019-nCoV）导致的不明原因肺炎家庭聚集病例，显示了新型冠状病毒在同一家庭的六个成员中的人际传播和城际传播的情况，其中五人有武汉旅行史，期间与亲戚频繁聚餐，其中有两人到访过医院。六名感染病例中，一名儿童无症状，两名成人就诊时未发烧。文章还提示了有必要对理想的诊断检测方法进一步研究。
本文编译中省略了背景介绍和方法论，但保留了尽可能多的图表，以便对照理解。

背景
湖北省武汉市现正爆发的肺炎疫情与一种新型冠状病毒相关。受影响的患者与可能是传染源的一家本地活物批发市场存在地理相关性。截至本文发表时（2020年1月24日），还没有关于该病毒人际传播以及医院内传播的数据发表。
本文报道了对一个家庭聚集病例中的五名患者的流行病学、临床、实验室、放射学及微生物学等方面的研究发现。该家庭有五名成员从武汉返回深圳后出现不明肺炎症状，还有一名没有前往武汉的家庭成员也被感染。同时，我们还对这些患者携带病毒的基因序列进行了进化树分析。
一家六口，五人感染，回深后感染一名亲戚
从2020年1月20日开始，我们募集了于2019年12月29日至2020年1月4日从深圳前往武汉的病例一家六口作为观察对象。在前往武汉的六口人中，发现有五人感染了新型冠状病毒。
还有一名患者居住在深圳，没有武汉旅行史，但在和患病的四名家庭成员接触几天后亦感染了该病毒。
该家庭无动物接触史，无造访包括武汉华南海鲜批发市场在内的各类菜市场史，也不存在于饭店食用野味的情况。只有其中两人曾去过武汉一家医院。
五名成年患者的年龄从36到66岁不等，在暴露后3-6日分别出现发热、上呼吸道或下呼吸道症状以及腹泻等症状。
患者一家于症状出现后6至10天到我院（港大深圳医院）就诊。五名成年患者与一名无症状的10岁儿童的放射学检查均显示肺部磨玻璃影改变。
其中一名年龄大于60岁的老年患者出现了更多全身症状，放射学检查显示，肺部广泛磨玻璃影改变，淋巴细胞减少，血小板减少，以及C反应蛋白和乳酸脱氢酶水平升高。
这6例患者的鼻咽或咽喉拭子样本，经即时多点RT-PCR（反转录酶-聚合酶链式反应）检测，对已知的呼吸道微生物均呈阴性反应。
通过新一代基因测序，对其中5名患者（四名成人和一名儿童）的RT-PCR扩增子和2个全基因组的进化树分析表明，这是一种新型冠状病毒，与在中华菊头蝠体内发现的严重急性呼吸综合征（SARS）相关的冠状病毒最接近。
我们的这些发现，符合新型冠状病毒在医院和家庭环境中人传人的判断，也与其他地区感染该病毒的旅客的报道相符。
入院前的时间线
该家庭聚集病例的6名患者（患者1-患者6）于2019年12月29日从深圳飞往武汉，2020年1月4日飞回（数据图1）。根据中国卫生主管部门提供的数据，该家庭旅行时间与官方宣布发现武汉新型肺炎首个病例（其症状出现于2019年12月12日）的时间重合。
该家庭在武汉旅行期间一直入住同一家宾馆。患者1（母亲）和患者2（父亲）住于同一间客房，患者3至患者6（女儿、女婿、外孙、外孙女）则同住另一间客房。
六名患者在武汉期间每天都在见亲戚并与亲戚一起吃饭。表格中的亲戚2至亲戚5分别是患者3的一个表妹和三个姑妈。
患者1和患者3于2019年12月29日在武汉某医院探望亲戚1。亲戚1一岁，系亲戚2的儿子，因发热性肺炎住院治疗，亲戚2在亲戚1的身边陪床并过夜。
患者3在医院探望期间戴外科口罩，患者1未戴。
亲戚1康复并于2019年12月31日出院回家。
患者4于2020年1月1日出现发热和腹泻后，患者5与6开始与患者1与2同住一间客房，患者3则陪伴患者4。
亲戚4经常去活物市场，但未去过卫生主管部门认为是传染源的华南海鲜批发市场。
亲戚2至5自2020年1月4日起出现发热、咳嗽、乏力症状。
2020年1月4日该家庭返回深圳后，患者3至6与患者7（患者4的母亲）同住直至2020年1月11日。
患者7没有去过武汉，亦没有在发病前14日内去过深圳的菜市场，但出现背痛、全身乏力等症状，并于2020年1月8日到本地另一家医院门诊就诊。患者7服用医生开出的头孢克洛3日，无改善。
患者7随后出现发热和干咳症状，在同一家医院门诊复诊，并于2020年1月12日接受头孢唑林（2剂）静滴。因症状持续，患者7于2020年1月15日在我院住院。
全部6名患者均住院、隔离并接受支持疗法，截至2020年1月20日，患者病情稳定。
六名患者感染，一例无症状，二例未发热
该病潜伏期估计为3至6日。
值得注意的是，患者3和4在医院就诊时并未发热。这些不明显的、会走动的肺炎的病例可能是疫情散播的来源。对这些无症状病例的流行病学意义有必要开展进一步研究。
这种新型肺炎的症状也是非特异性的。该家族病例中有合并症的3名老年患者出现了更严重的全身症状，包括全身乏力和干咳。
同预期一样，老年患者出现白细胞、淋巴细胞以及血小板计数减少，活化部分凝血活酶时间延长，C反应蛋白水平上升。老年患者肺部CT扫描显示的多灶性磨玻璃影改变符合病毒性肺炎的典型特征。
与血相基本正常的年轻患者相比，老年患者表现出更弥散和广泛的肺部受累。有慢性鼻窦炎病史的患者4咳嗽带痰而非干咳，提示其可能有继发的细菌感染。该患者白细胞计数亦很高，尽管细菌检测结果为阴性。
七名家庭成员中，六名出现病毒性肺炎的放射学性改变，其中五名（患者1、2、4、5、7）经RT-PCR检测呈2019-nCoV阳性。
五位患者（患者1、2、3、4、7）就诊时已表现相关症状。患者1至4首先开始出现症状，并分别于症状出现6-10日后到香港大学深圳医院就诊。
由于紧张的父母一再坚持，两名无症状儿童（患者5、6）也进行了肺部CT扫描，结果也意外发现患者5有磨玻璃影改变，后经病毒学确认，患有无症状感染。
患者5年龄十岁且不听父母管教，与他不同的是，患者6年龄七岁，并且据其母亲反映，其于武汉期间绝大部分时间戴了外科口罩。
患者6经病毒学与放射学检查均显示未感染。患者6血液检查与CT扫描均显示正常。
CT扫描显示肺浸润的6名患者（患者1至5以及患者7）为3男3女，年龄为10-66岁（表格1）。
4名患有慢性合并症，5名有发热史。3位老年患者（年龄> 60岁，患者1、2、7）出现干咳和乏力。
患者4咳嗽带痰。患者3、4较年轻，出现腹泻和喉咙痛、鼻塞和流鼻涕等上呼吸道症状。患者3还出现胸痛。
除患者4外，其余6名患者白细胞总数均位于正常水平或低于平均水平。3名老年患者（患者1、2、7）C反应蛋白、纤维蛋白原和乳酸脱氢酶水平都显著提高。患者1、2还出现淋巴细胞减少、轻度血小板减少和活化部分凝血活酶时间延长。
6名患者CT扫描均出现多灶性斑片状磨玻璃影，尤其是肺周围，符合病毒性肺炎患者的改变（图2）。未见其他能够解释此类肺部磨玻璃影病变的临床或放射学改变，如肺充血、肺纤维化或癌症等，亦未见伴随高密度影、胸水、淋巴结肿大、纵隔积气等症状的放射学改变。
从患者采集的全部呼吸道样本经两台即时多点PCR（聚合酶链式反应）系统检测，其18种呼吸道病毒目标和4种细菌目标均呈阴性。
之前出现腹泻的患者3和患者4的2份粪便样本经多重PCR分析，其常见引发腹泻的病毒、细菌和寄生虫均为阴性（表2）。患者1、2、4、5和7的呼吸道样本的RdRp（聚合酶）和S基因经常规RT-PCR检测均为阳性，S基因经实时RT-PCR检测呈阳性。
虽然患者3的呼吸道样本的RdRp和S基因均为阴性（样本是在症状出现后9日收集的），但是考虑到该患者与武汉医院暴露有流行病学上的强关联性，且放射学检查显示其肺部出现多灶性磨玻璃影，因此仍将其视为感染病例。
仅患者2的血清样本对本次新型冠状病毒检测呈阳性，其他患者的血清、尿液和粪便样本均为阴性。
可能的传播过程
传播过程存在几种可能情形。
第一种也是最有可能的情形是，一名有病毒学确诊记录的肺炎患者（患者1）在武汉的医院探望亲戚（亲戚1）时被感染，随后患者1至5返回深圳后将病毒传播给了患者7。
第二种情形是，患者1至5直接从亲戚2至5那里感染了病毒，并在返回深圳后传染给了患者7。这种情形发生的可能性较小，因为患者1至5出现症状早于亲戚2至5。
第三种情况是，患者1至5被位于武汉的一个未知共同来源感染，并在返回深圳后传染给患者7。亲戚2至5则可能是在医院或社区感染的。
尽管亲戚的感染未经病毒学证实，也没有动物接触史、食用野味史或去过华南海鲜批发市场史。值得注意的是，曾到武汉医院探望的患者1或患者3可能在症状发作之前就具有传染性，因为已经发现患者5有排出病毒但无症状的情况。
这些发现提示2019-nCoV可能出现人际传播以及通过飞机旅行实现城际传播的判断，也与其他地区发现感染该病毒的武汉旅客的报道相符。
与SARS和MERS患者的比较
这种新型冠状病毒性肺炎的许多流行病学、临床、实验室和放射学特征与2003年的SARS患者相似。武汉肺炎的潜伏期与SARS相似。
如我们将5例经CT扫描发现不明原因肺部磨玻璃影玻璃底放射学改变的患者（患者1、2、3、4、5）作为该家族的病例定义，则该病的发作率高达83%。
尽管SARS罕见无症状的患者，但在对2004年广州的野味市场重新开放后发生的SARS小规模爆发的回顾性研究中亦见记录。
两名年轻成人患者（患者3、患者4）最初有腹泻症状，我们曾经报道的SARS患者中也有10.6%（142例中的15例）于就诊时有腹泻；但是，3号和4号患者的粪便样本（采集时间为症状出现后9-10日，此时腹泻症状早已消退）的病毒检测呈阴性。
在感染中东呼吸综合症冠状病毒（MERS-CoV）的患者中，有30%也出现腹泻。MERS患者的粪便样本中可见显示病毒复制迹象的亚基因组RNA。此外，MERS-CoV已显示可以在模拟的胃肠液环境中存活，并具备感染肠道类器官模型的能力。在动物和人类的冠状病毒感染中，腹泻和胃肠道受累也是众所周知的现象。
病毒的测序
对PCR产物的进化树分析表明，5位患者的RdRp和S基因的扩增子序列是全新的（数据图3），与已知的其他感染人或动物的冠状病毒均不同，包括SARS冠状病毒以及蝙蝠SARS相关冠状病毒。
来自患者2和患者5的2个毒株的完整基因组序列显示其核苷酸几乎完全相同，并且与2018年报道的蝙蝠SARS相关冠状病毒最接近。
通过纳米孔技术对两个完整的病毒基因组（HKU-SZ-002a和HKU-SZ-005b）进行测序，其结果为一种新型冠状病毒，该病毒与蝙蝠SARS样冠状病毒基因关系最接近。
该病毒基因组的组织具有β属B谱系冠状病毒的典型特征。尽管该新型冠状病毒的S蛋白亚基1的N末端结构域的氨基酸序列与SARS相关冠状病毒的序列存在约66%相同，并且该新型冠状病毒的受体结合结构域的核心结构域氨基酸有约68%与SARS相关冠状病毒的氨基酸相同，但是S蛋白亚基1受体结合结构域的外部亚结构域区域的蛋白质序列仅有39%相同，这可能会影响该病毒对人类受体的选择，从而影响该病毒的生物学行为（数据图4）。
微生物学检验
微生物学检验未发现患者有感染其他已知呼吸道病毒或细菌的任何证据，但针对两个广泛分离的基因组靶标（高度保守的RdRp和高度可变的S基因）的特异性RT-PCR显示该新型2019- nCoV阳性。
从患者2的鼻咽拭子和患者5的痰样本中采集到该新型冠状病毒的两个完整基因组序列，且循环阈值越早，表明病毒载量较高。
与此处包括的其他患者相比，患者2既有合并症较多，其临床特征放射影像学发现表明，其病情比本文研究的其他患者更重。此外，患者2的血清样本的2019-nCoV检验亦呈阳性，表明病毒可能已经从感染较重的肺部溢出到体循环中，与先前SARS患者的报道类似。
从患者5和患者7身上提取了可供检测的痰样本。痰样本的循环阈值比咽拭子的循环阈值早8-13个循环，表明下呼吸道中的病毒载量较高。这一发现与MERS患者中的下呼吸道样本的病毒载量高于上呼吸道样本的观察结果相符。因此，对最初鼻咽或咽拭子检测为阴性的临床疑似病例，有必要进行上呼吸道样本的重复检测或者下呼吸道样本的检测。
与2003年SARS暴发中的患者不同，本次6名患者的尿液和粪便中未发现病毒排出。但是，有必要对此类样本的系统性连续性采集和检测进行改进，并增加样本采集数量。
有必要对理想的诊断检测方法进一步研究
冠状病毒是能够快速突变和重组的有包膜的正义单链RNA病毒，可进一步分为α属和β属（基因均来源自蝙蝠，主要存在于哺乳动物身上，如蝙蝠、啮齿动物、果子狸和人类）以及γ属和δ属（基因来自于鸟类，主要存在于鸟类身上）。
对6位患者中5位的PCR扩增子片段的进化树分析，以及从患者2和患者5身上采集到的长度29.8k碱基的完整病毒基因组显示，该病毒是一种新的β属冠状病毒，属于B谱系或sarbecovirus亚属，该亚属还包括人感染SARS冠状病毒。
我们的病毒株的基因组在进化树上与蝙蝠SARS相关冠状病毒最接近，后者最早见于2015年至2017年间在中国浙江省舟山市捕获的中华菊头蝠（Rhinolophus sinicus）。值得注意的是，首例SARS相关冠状病毒也是2005年在香港以及华中、华南地区的中华菊头蝠身上发现的。
本文研究的病毒完整的基因组与bat-SL-CoVZC45的核苷酸同一性达到约89%，这使该病毒构成了一个新物种。此外，本文研究的病毒的S蛋白与bat-SL-CoVZC45冠状病毒具有84%的核苷酸同一性，与人SARS冠状病毒具有78%的核苷酸同一性。
尽管此病毒和其他β属冠状病毒之间存在着实质性的遗传差异，但是如不仔细挑选引物和抗原表位，本病毒可能会在RT-PCR以及SARS或其他β冠状病毒的抗体检测中发生交叉反应，正如先前报道的那样。因此，有必要对理想的诊断检测方法进行进一步研究。
结语与建议
综上所述，2019-20冬季，武汉正在爆发新型冠状病毒。与2003年广州爆发的SARS相似，武汉是湖北快速发展的省会城市，也是华中地区的交通枢纽。此外，这两起疫情最初都与出售野味和肉类的活物交易市场有关联。
就SARS而言，病毒有很高的人际传播效率，超级传播事件导致病毒在宾馆和医院等场所集中爆发。总结SARS爆发的教训可见，疫情爆发始于疫情第一阶段动物到人的传播。因此，所有野味交易都应进行最大限度的监管，以关闭这扇传播窗口。
但是，正如本研究所反映的，由于无症状感染有可能出现（如本文研究的患者5所示），所以尽早隔离患者并追踪和隔离接触者仍然至关重要。
此外，还必须对公众进行食品卫生和个人卫生教育，并警示医护人员应遵循感染控制措施，以防止超级传播事件的出现。
与2003年SARS爆发的情况不同，中国的检测网络和实验室能力已经改善，使中国能在几星期内识别出新型病毒暴发，公布了病毒基因组序列，这将有助于开发快速诊断测试和进行有效的流行病学控制。
本文的研究表明，这种新型冠状病毒可以在家庭和医院里实现人际传播，并可以实现城际传播，因此有必要在疫情早期采取谨慎的管控措施。
[原文作者：Jasper Fuk-Woo Chan, Shuofeng Yuan,  Kin-Hang Kok, Kelvin Kai-Wang To , Hin Chu, Jin Yang, Fanfan Xing,Jieling Liu, Cyril Chik-Yan Yip, Rosana Wing-Shan Poon, Hoi-Wah Tsoi, Simon Kam-Fai Lo, Kwok-Hung Chan, Vincent Kwok-Man Poon, Wan-Mui Chan,Jonathan Daniel Ip,Jian-Piao Cai,Vincent Chi-Chung Cheng,Prof Honglin Chen, Christopher Kim-Ming Hui,Prof Kwok-Yung Yuen（通讯作者：袁国勇教授）]