巴基斯坦与阿富汗野生1型脊髓灰质炎病毒的进化与传播动态（2012-2023）：基于系统地理学与分子流行病学的 eradication（根除）策略启示

本研究通过系统地理学分析巴基斯坦和阿富汗2012-2023年的野生1型脊髓灰质炎病毒（WPV1）基因序列与流行病学数据，揭示病毒持续传播的关键区域（如卡拉奇作为扩散枢纽）和跨境传播路径，证实环境监测（ES）较急性弛缓性麻痹（AFP）监测可提前2.5个月预警病毒传播。研究为全球根除计划（GPEI）靶向干预提供科学依据，发表于《Nature Communications》。

　　

野生脊髓灰质炎病毒（WPV）的根除是全球公共卫生的重要目标，但截至2024年，巴基斯坦和阿富汗仍是WPV1（1型野生脊灰病毒）的最后两个流行国。尽管全球疫苗接种努力使病例数从每年数十万降至个位数，但病毒在这两国边境地区的持续传播仍构成国际威胁。2022年莫桑比克和马拉维的疫情溯源至巴基斯坦南部，凸显病毒跨境扩散风险。更棘手的是，武装冲突、疫苗抵制和难以抵达的边境社区形成"病毒避难所"，而环境监测（ES）显示病毒常在无瘫痪病例的情况下隐性传播。这些挑战亟需揭示病毒传播的时空规律，以优化根除策略。

为此，英国帝国理工学院、巴基斯坦国立卫生研究院等机构的研究团队在《Nature Communications》发表研究，整合2012-2023年3843份WPV1的VP1（病毒蛋白1）基因序列（来自AFP病例和ES样本），首次通过贝叶斯系统地理学方法重构病毒传播网络。研究发现：卡拉奇作为人口稠密的超级城市，在疫情暴发期充当病毒"放大器"；而巴基斯坦中部走廊（Central Corridor）和阿富汗北部走廊（North Corridor）是病毒长期隐匿的"蓄水池"。研究还量化了ES监测的早期预警价值，为精准防控提供关键证据。

关键技术方法包括：1) 使用BEAST 1.10.5进行时间校准的系统发育重建，基于906 bp的VP1序列（来自巴基斯坦国立卫生研究院的常规监测）；2) 马尔可夫跳跃模型（Markov Jump）量化16个地理区域间的病毒迁移事件；3) 局部传播谱系（LTLs）分类法追踪病毒持续传播链；4) 贝叶斯天际线分析（Bayesian skyline）评估病毒种群动态。

主要研究结果如下：

遗传多样性随时间变化
系统发育分析揭示2019-2020年疫情由A、B两个主要谱系驱动。BEAST估算其共同祖先追溯至2009年（95% HPD^*
：2008-02-01至2010-02-02）。值得注意的是，A谱系在2020年后灭绝，而B谱系的3个亚分支持续至2023年。贝叶斯天际线分析显示，2021年后病毒有效种群大小（N_e
）降至历史低位，与病例数下降一致，但ES数据比AFP早数月检测到传播复苏。

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HPD：最高后验密度区间

病毒迁移的空间模式
马尔可夫跳跃模型识别出895次跨区域传播（95% CrI^?
：867-922），其中卡拉奇是主要"出口"区域（240次，占总数27%）。跨境传播呈现周期性：在2013-2014和2019-2020年疫情中，病毒反复从阿富汗北部走廊传入巴基斯坦南部走廊，再经卡拉奇扩散。敏感性分析（tip-state-swap）证实该模式非采样偏差所致。

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CrI：可信区间

局部传播谱系（LTLs）的特征
72%的LTLs为"死胡同"传播（持续时间<6个月且无外溢），但巴基斯坦中部走廊、卡拉奇等区域持续存在8个以上长期传播谱系（>1年且>10次检测）。2023年检测到一例高度分歧毒株（与既往毒株差异5.4%），其最近共同祖先可追溯至2020年5月，暗示存在未监测到的病毒"蓄水池"。

环境监测（ES）的预警价值
包含ES数据可将病毒输入到检出的平均时间从166天（仅AFP）缩短至93天，提升44%。例如2019年巴基斯坦中部走廊的传播链通过ES提前发现，而AFP监测未能捕捉。

讨论与意义：
这项研究首次系统描绘了WPV1在流行区的复杂传播网络。卡拉奇的枢纽作用与其人口密度（3000万人）、卫生条件差和疫苗覆盖率不均有关；而边境"走廊"地区因地理隔离和武装冲突成为持久疫源地。研究为GPEI提供三大策略启示：1) 优先阻断北部走廊与卡拉奇间的传播循环；2) 在ES预警后立即实施靶向疫苗接种；3) 加强对遗传异常毒株的溯源。

局限性在于ES样本存在空间偏差（巴基斯坦站点是阿富汗的6倍），且未纳入人类移动数据。未来可结合手机信令等数据优化模型。该成果不仅推动脊灰根除，其建立的"基因组监测-空间建模"框架也可应用于其他病原体跨境传播研究。正如作者David Jorgensen强调："在根除战役的最后阶段，每一份基因数据都是定位病毒藏身处的关键线索。"