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基于常规监测数据的多病原体时间趋势推断:流感亚型、SARS-CoV-2变异株与登革血清型的动态解析
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月09日 来源:American Journal of Epidemiology 5.0
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本研究针对复合监测时间序列(如ILI、SARS-CoV-2病例)中多病原体动态信号混杂的问题,开发了贝叶斯时间序列分析框架,成功解析了流感亚型(H3N2/H1N1/B型)、SARS-CoV-2变异株(Alpha/Delta/Omicron)及登革血清型在澳大利亚、英国等地的独立传播动态。该研究通过整合病毒学检测数据与病例报告,首次实现多病原体流行曲线的同步解构,为精准公共卫生响应提供新范式。
在传染病监测领域,一个长期存在的难题是:常规监测指标如流感样病例(ILI)或SARS-CoV-2确诊病例数,本质上是多种病原体信号的"混合体"。就像试图通过观察鸡尾酒的颜色来分辨其中每种酒的比例,公共卫生决策者常常面临信号解耦的困境。特别是在流感监测中,ILI病例可能由流感A/H3N2、H1N1、B型或完全无关的病原体引起;而SARS-CoV-2病例数据则包含不同变异株的复杂动态。这种信号混杂导致流行趋势误判,直接影响疫苗策略制定和防控措施时效性。
针对这一挑战,墨尔本大学传染病动力学单元的Oliver Eales团队在《American Journal of Epidemiology》发表创新研究,开发出可同时解析多病原体动态的通用统计框架。该研究巧妙结合三类监测系统数据——WHO全球流感计划(2012-2024)、英国卫生安全局变异株测序数据(2020-2022)和台湾疾控中心登革血清型数据(2006-2023),首次实现从复合时间序列中提取各病原体独立流行曲线的"信号分离"技术。
研究采用三大关键技术方法:1)扩展贝叶斯时间序列模型,处理周报(流感)和日报(登革/SARS-CoV-2)数据;2)构建随机游走(周数据)和惩罚样条(日数据,节点间隔5天)的双重平滑策略;3)开发相对增长率优势量化算法,计算变异株间的Rt
乘性优势。所有分析均基于公开监测数据,代码通过Zenodo平台共享。
【流感亚型动态】研究揭示澳大利亚和美国呈现典型季节性流行,但流感仅占ILI病例的25-35%,且流行期(3-6个月)远短于全年持续的ILI活动。新加坡则显示更复杂的多亚型共循环模式,2016-2018年H3N2呈现双峰流行(仅在高采样率下可识别)。COVID-19大流行后,所有国家流感占ILI比例显著下降,凸显SARS-CoV-2对监测系统的干扰。
【SARS-CoV-2变异株竞争】模型成功捕捉英国变异株更替关键节点:Alpha变异株在2020年11月呈现0.36日增长率(倍增时间1.92天);Omicron BA.1取代Delta时显示出最大Rt
优势。回溯分析显示,纳入测序数据可使Delta变异株增长信号提前5周被检测到,证明实时整合组分数据的重要性。
【登革血清型动态】台湾地区数据显示典型10-11月流行高峰,多数季节由单一血清型主导(如2011年),但2010年出现四型共循环。2023年流行季分析采用2006-2016年后验分布作为先验,验证模型的历史数据迁移学习能力。
这项研究的突破性在于建立"监测数据解 mixer"——将传统上分开呈现的复合曲线与组分数据(如病毒分型结果)进行统计融合,就像为公共卫生决策者提供"病原体分光镜"。方法论上,其创新点包括:处理未分型流感A样本的缺失数据机制、校正日周期效应(如周末报告偏倚)、以及适应不同病原体(RNA病毒/虫媒病毒)的异质性传播模式。
在讨论部分,作者指出该方法虽无法完全消除监测偏倚(如就医行为变化),但显著优于传统的"堆叠条形图"呈现方式。研究建议将框架扩展至呼吸道合胞病毒(RSV)A/B亚型或MPOX病毒分支监测,并强调在变异株早期传播阶段(如Delta出现第3周)即能识别增长趋势,这对疫苗匹配性评估具有重要时效价值。随着多病原体检测技术的普及,这种整合基因组学与流行病学的建模方法,有望成为下一代传染病监测的标准分析工具。
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