COVID-19大流行前后美国华盛顿州西雅图地区RSV分子流行病学变化

《Influenza and Other Respiratory Viruses》：RSV Molecular Epidemiology Pre- and Post-COVID-19 Pandemic Periods in Seattle, Washington, USA

　　

背景：在2020年居家令实施后，全球范围内呼吸道合胞病毒（RSV）下降至历史低水平，并随着限制措施解除而重新出现，伴随大型季节间暴发及其他流行病学变化。大流行限制措施对基因组多样性的影响尚未得到充分研究。

方法：研究人员将具有呼吸道症状的个体纳入基于社区的监测研究，并于2019年至2022年三个呼吸道病毒流行季在美国华盛顿州西雅图大都会区采集鼻拭子。样本采用逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）检测RSV，并对其中一部分样本进行全基因组测序。

结果：在儿童和成人中，分别有1.8%（232/13,014）和0.2%（86/46,042）的样本检出RSV-A阳性，1.1%（139/13,016）和0.3%（119/46,043）检出RSV-B阳性。阳性病例来自儿童保育中心（n=39）、诊所（n=270）、大学（n=20）、工作场所（n=32）或护理机构（n=1）站点，以及居家自我采样检测（n=253）。所有参与者的中位年龄为33岁（IQR: 23, 48），检测阳性者的中位年龄为3岁（IQR: 3, 33）。咳嗽（≥85%）和流涕（≥85%）是RSV病例最常见的症状。2019–2020年间，共检出6个RSV-A和3个RSV-B谱系流行（主要谱系为A.D.1和B.D.4.1.1）。2020–2021年间几乎未检测到RSV。2021–2022年间，RSV-B谱系B.D.E.1占主导地位。

结论：在一项跨越数年的社区监测研究中，RSV在多个站点的幼儿中普遍检出。RSV的流行因大流行缓解措施而中断，并在大流行限制解除后检测到基因组多样性的变化。

COVID-19大流行前后美国西雅图地区RSV分子流行病学变化：基于社区监测的全基因组研究解读

一、研究背景与问题

呼吸道合胞病毒（Respiratory Syncytial Virus, RSV）是婴幼儿、免疫受损成人及≥60岁老年人发病和死亡的重要病原体。在美国，约1%–2%的婴儿在出生后第一年内因RSV住院，几乎所有儿童在2岁前均感染过RSV。近期，针对母体和老年人群的RSV预融合F蛋白疫苗以及两种针对婴儿群体的单克隆抗体产品已在美国获批推荐使用。2020年为遏制SARS-CoV-2传播而实施的居家令和非药物干预措施使RSV降至历史低水平，2020–2021年呼吸道病毒流行季全球未出现预期的季节性高峰。随着限制措施解除，RSV在2021–2022年重新出现，并引发超预期的季节间暴发。大流行可能改变了RSV基因组多样性，但此前少有研究评估从COVID-19大流行前到大流行后期间RSV基因组多样性的变化，且尚无研究基于社区样本对此进行评估。在RSV疫苗和单克隆抗体广泛引入之前，开展RSV基因组数据分析，包括描述COVID-19大流行的影响，对于建立疫苗和单克隆抗体上市后效果监测的基线数据十分必要。此外，由于大多数RSV基因组监测仅覆盖临床病例，需要更好地了解社区环境中各年龄段个体的RSV传播模式。

二、研究设计与方法

研究人员利用西雅图流感研究（Seattle Flu Study, SFS）中三项基于社区的呼吸道病毒监测研究数据，时间跨度为2018年至2022年，涵盖COVID-19大流行限制实施前、期间和之后。参与者通过社区检测亭（包括儿童保育中心、大学校园、临床场所公共空间、技术护理机构、工作场所、交通枢纽等）、居家/在线“Swab & Send”以及西雅图冠状病毒评估网络（SCAN）入组。鼻拭子样本采用TaqMan RT-qPCR（OpenArray平台）检测包括RSV在内的多种呼吸道病原体。对相对循环阈值（Crt）<20的RSV阳性样本进行全基因组测序（WGS），采用杂交捕获或分子倒置探针方法，并在Illumina平台上测序。基因组序列提交至GenBank（BioProjects PRJNA988152和PRJNA988154）。研究人员还从GenBank下载2005–2023年全球RSV全长基因组序列作为全球数据集，并提取华盛顿州序列作为州级数据集。谱系分配使用Nextclade，最大似然系统发育树使用Nextstrain构建，时间分辨系统发育树使用TreeTime估计。核苷酸多样性（π）和根到尖端分化距离分别使用ape和pegas R包计算。

三、主要研究结果

1. RSV检出率与人群特征：2018年11月至2022年7月，儿童和成人样本中RSV-A阳性率分别为1.8%（232/13,014）和0.2%（86/46,042），RSV-B阳性率分别为1.1%（139/13,016）和0.3%（119/46,043）。阳性病例来自多个站点，其中诊所公共空间（n=270）和居家自我采样（n=253）贡献最多。检测阳性者中位年龄为3岁。咳嗽和流涕是最常见症状（均≥85%）。儿童的中位Crt值低于成人，提示儿童病毒载量更高。

2. 全基因组测序与谱系分布：624份RSV阳性样本中，343份（56.2%的RSV-A和53.6%的RSV-B）达到Crt<20阈值进行测序，最终273份通过质量过滤。在2019–2020年流行季，华盛顿州同时流行6个RSV-A和3个RSV-B谱系，以A.D.1和B.D.4.1.1为主。2020–2021年几乎未检出RSV。2021–2022年，RSV-B谱系B.D.E.1占主导地位。2022–2023年（SFS结束后），华盛顿州以RSV-A谱系A.D.5.2为主。所有在华盛顿州观察到的RSV谱系均曾在SFS中出现，且SFS基因组与全球同谱系基因组混杂分布，未形成局部限制性聚集。

3. 基因组多样性变化：比较华盛顿州COVID-19封锁前后两年窗口的序列，RSV-B核苷酸多样性（π）从封锁前的0.006（n=124）下降至封锁后的0.003（n=145），而全球RSV-B序列的π在前后时期相似（分别为0.005和0.005）。RSV-A因华盛顿州封锁后序列数过少（n=6）无法进行类似比较，但全球RSV-A序列的π在封锁后数值较低（0.012 vs. 0.010）。根到尖端分化速率在SFS与全球序列间相似（RSV-A：7.16 vs. 7.20×10^?4替换/位点/年；RSV-B：6.99 vs. 6.93×10^?4）。

4. 不同年龄组的多样性：儿童（n=187）和成人（n=68）的多样性估计值相近。低丰度谱系（A.D.2.1、A.D.2.2、A.D.5、B.D.E.2，各n<5）仅在儿童中观察到。系统发育树中可见包含儿童和成人的多组相同序列聚集，但数据量不足以进行传播链的详细分析。

四、讨论与结论

研究人员指出，RSV从大流行前的A亚群优势转为2021–2022年再流行时的B亚群优势，符合RSV长期以来的亚群交替主导模式。2020年RSV近乎消失可能放大了这一转变：传播中断一个完整流行季后，易感人群在各年龄组扩大，非药物干预放松后RSV-B优先扩展至扩大的易感池。2022–2023年华盛顿州恢复RSV-A（A.D.5.2）主导则表明通常的交替模式得以恢复，而非亚群优势的持久改变。

研究中观察到的多样性下降模式更符合传播中断导致的种群瓶颈效应，而非选择压力作用。短期来看，多样性较低、抗原性更均一的病毒群可能更有利于靶向高度保守的预融合F糖蛋白的干预措施（如母体疫苗和长效单克隆抗体）发挥统一效果；但瓶颈也可能促进新变异体的随机固定和再多样化。研究人员强调，建立疫苗和单克隆抗体引入前的基线多样性数据至关重要，可用于监测未来选择性压力对病毒进化的影响。

本研究的局限性包括：便利抽样可能不代表整个大西雅图地区；大流行前后入组标准不同（封锁后序列仅来自SCAN，且不要求有症状）；仅对部分阳性样本测序，高Crt（低病毒载量）样本未测序；GenBank公共序列缺乏人口学与临床数据；多样性比较未进行正式统计学检验；全球亚样本受各国测序能力影响，可能不能完全代表全球RSV遗传多样性；SFS采样至2022年7月结束，仅覆盖一个流行后季节。尽管如此，这是首个专门针对社区病例评估COVID-19大流行前后RSV基因组多样性变化的研究，且提供了带有年龄等人口学数据的全基因组序列，并记录了社区环境中儿童与成人间的传播。

结论：COVID-19大流行与RSV基因组多样性变化相关，但全球不同地区观察到的具体变化存在地理异质性。在美国华盛顿州，2019–2020年RSV-A和RSV-B（主要谱系A.D.1和B.D.4.1.1）共同流行；大流行限制措施实施后，2020–2021年呼吸道病毒流行季未观察到RSV；2021–2022年RSV反季节重新出现并转为RSV-B主导（主要谱系B.D.E.1），随后在2022–2023年转为RSV-A主导（主要谱系A.D.5.2）。SFS监测数据为文献贡献了社区来源的RSV全基因组序列，并记录了社区环境中儿童与成人之间的传播。