麻疹再度肆虐:基于美洲与意大利疫情的空间建模与基因组溯源研究
《Biology Direct》:Measles and public health: an integrative approach
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时间:2025年10月18日
来源:Biology Direct 4.9
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本研究针对全球麻疹死灰复燃的严峻挑战,通过整合流行病学数据与基因组学分析,系统解析了美洲地区与意大利的疫情动态。研究团队运用贝叶斯空间模型(INLA框架)和系统发育分析,揭示了D8基因型毒株的传播优势,证实疫苗接种缺口是疫情暴发的关键驱动因素。该研究为制定精准防控策略提供了重要科学依据。
当世界卫生组织宣布多个国家实现麻疹消除目标时,很少有人预料到这种已被疫苗控制的疾病会以如此迅猛的态势卷土重来。然而现实是,2024-2025年间,从意大利的罗马到美洲的德克萨斯,麻疹疫情正以前所未有的速度蔓延,暴露出全球免疫规划中存在的致命漏洞。
在这项发表于《Biology Direct》的研究中,Francesco Branda领衔的国际研究团队开展了一项跨大陆的麻疹疫情比较研究。研究人员敏锐地注意到,尽管意大利和美洲国家拥有相对完善的医疗体系,却同样面临麻疹疫情的严重冲击。这种矛盾现象背后,究竟隐藏着怎样的传播规律和防控漏洞?为了解答这一问题,研究团队整合了多源数据,运用先进的分析方法,对两大洲的疫情动态进行了深入剖析。
研究的关键技术方法主要包括:从官方监测系统(如麻疹追踪平台和意大利高级卫生研究所公报)获取流行病学数据;采用基于随机偏微分方程(SPDE)的贝叶斯空间建模方法,通过集成嵌套拉普拉斯近似(INLA)框架计算相对风险;运用下一代测序技术对病毒全基因组和N450区段进行系统发育分析,包括贝叶斯天际线图(BSP)和随时间变化谱系(LTT)分析。
美洲地区麻疹疫情流行病学特征
研究显示,2025年美洲地区麻疹疫情呈现高度空间异质性。加拿大经历了前所未有的发病率增长,安大略省和阿尔伯塔省的相对风险超过30倍,意味着这些地区麻疹发生的可能性是全国平均水平的30倍以上。空间模型清晰地揭示了疫情热点区域,其中安大略省的平均风险得分高达31.6,阿尔伯塔省为18.0。
墨西哥的疫情则高度局部化,超过90%的病例和除一例外的所有死亡病例都集中在奇瓦瓦州。门诺派社区成为疫情重灾区,92.4%的确诊患者没有麻疹-腮腺炎-风疹(MMR)疫苗接种记录。美国的情况同样严峻,89%的病例与聚集性疫情相关,德克萨斯州表现出显著的空间聚集性,高风险县的日增长率超过4%。
意大利麻疹疫情动态
意大利2024年的麻疹疫情标志着与往年相比的显著增加,确诊病例达1,055例,而2023年仅为44例。疫情主要影响未接种疫苗的个体,占病例总数的90%以上。超过50%的患者需要住院治疗,35%出现严重并发症。
疫情发展分为三个明显阶段:初始阶段(2024年1-2月)月增长率达182%,表现为典型的流行病启动阶段;中间阶段(3-5月)进入稳定期,无显著增长或下降;后期(6-12月)出现统计学显著的月下降率20.2%,表明防控措施逐步见效。值得注意的是,医护人员感染比例高达8%,凸显了医院内传播风险。
麻疹病毒遗传进化分析
基因分析揭示了麻疹病毒的进化轨迹。基于2,353个全长基因组的系统发育分析显示,D8基因型在近期疫情中占主导地位,其具有持续全球传播的特点。系统发育树显示,D8、D4和H1基因型是优势循环株系,而早期基因型如A和B已成为进化死端。
主坐标分析(PCoA)显示2021-2025年间样本的遗传分化程度较低,表明多种谱系在此期间共同循环。贝叶斯天际线图(BSP)表明有效种群大小(Ne)在近期显著增加,与意大利(2024年)和德克萨斯(2025年)疫情暴发时间吻合。随时间变化谱系(LTT)分析显示进化谱系数量随时间逐渐增加,表明病毒种群内遗传多样性上升。
研究观察到从意大利到德克萨斯病毒遗传多样性明显减少的现象,这可能源于净化选择(清除次优变异)和奠基者效应(只有少量病毒基因组建立新的传播链)的共同作用。德州谱系的保守性可能反映了在密切接触环境中优化病毒复制效率的变异固定。
研究结论与意义
这项研究通过整合流行病学、空间建模和基因组学方法,全面揭示了当前麻疹疫情的传播规律和进化特征。研究结果强调,尽管意大利和美洲国家的医疗体系和社会政治环境存在差异,但都面临着疫苗接种覆盖率下降、公共卫生准备不足和错误信息传播的共同挑战。
从意大利相对缓慢但持续的疫情增长,到美洲地区的快速暴发模式,研究揭示了不同背景下麻疹传播的异同点。空间风险建模为精准防控提供了科学工具,能够识别高风险区域并指导针对性干预措施。基因分析则证实了D8基因型的传播优势,但未发现适应性进化证据,表明疫情主要受人口和免疫因素驱动而非病毒自身进化。
这项研究的实际意义在于为公共卫生决策提供了关键证据:首先,强调了维持95%疫苗接种覆盖率对于群体免疫的重要性;其次,展示了整合基因组监测与传统流行病学在疫情预警和溯源中的价值;最后,揭示了即使在资源充足 settings中,免疫规划的微小漏洞也可能导致疫情暴发。
研究表明,麻疹消除并非一劳永逸的成就,而是需要通过持续监测、高疫苗接种率和强健卫生系统来维持的脆弱状态。在全球化背景下,任何一个国家的免疫漏洞都可能成为全球威胁,因此需要国际协作和公平的疫苗分配策略。这项研究为制定更富韧性和公平性的免疫规划提供了科学基础,对实现可持续的疾病控制目标具有重要意义。
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