The evolution of the mechanisms of SARS-CoV-2 evolution revealing vaccine-resistant mutations in Europe and America
理解SARS-CoV-2进化的重要性怎么强调都不过分。最近的研究证实，自然选择是SARS-CoV-2进化的主导机制，有利于增强病毒感染性的突变。我们证明了疫苗突破或抗体抗性突变提供了一种新的病毒进化机制。具体而言，在刺突（S）蛋白受体结合结构域（RBD）中的疫苗抗性突变Y 449 S发生在共突变[Y 449 S，N501 Y]中，与原始SARS-CoV-2相比，其感染性降低，但可以破坏现有的中和病毒的抗体。通过追踪超过190万SARS-CoV-2基因组中疫苗耐药突变的进化轨迹，我们发现疫苗耐药突变的发生和频率与欧洲和美国的疫苗接种率密切相关。我们预计，作为一个补充的传播途径，疫苗耐药突变将成为一个主导机制的SARS-CoV-2的演变时，世界上大多数人口接种疫苗。我们的研究揭示了SARS-CoV-2的进化和传播，并使下一代抗突变疫苗和抗体药物的设计成为可能。
2021-10-09 q-bio.PE
A simple statistical physics model for the epidemic with incubation period
基于经典的SIR模型，我们得到了一个简单的修改与已知的潜伏期的传染病的动力学。该模型是由一个系统的积分微分方程。我们的模型的参数直接相关的流行病学数据。我们得到一些分析结果，以及进行数值模拟。我们使用所提出的模型来分析亚美尼亚的COVID-19疫情数据。我们提出一项战略：组织隔离，然后在隔离期间对风险群体进行广泛检测，评估风险群体和有症状人群的人口比例。
2020-04-13 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Evolutionary trend of SARS-CoV-2 inferred by the homopolymeric nucleotide repeats
严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）是目前全球COVID-19大流行的病原体，已造成数百万人死亡。了解冠状病毒的人畜共患进化可能为开发有效疫苗，监测传播趋势和预防新的人畜共患感染提供见解。同源多聚核苷酸重复序列（homopolymericnucleotiderepeats，HP）是最简单的串联重复序列，是真核生物基因组中普遍存在的特征。然而，HP在冠状病毒基因组进化中的分布和作用研究得很少。在这项研究中，我们描述了蝙蝠和人类冠状病毒和SARS-CoV-2变异体基因组中的HP分布和趋势。结果表明，SARS-CoV-2基因组中HP含量丰富，且在进化过程中HP含量增加。特别是在人类宿主中，冠状病毒的HP poly-（A/T）和poly-（C/G）的差异随着进化而增加。HP poly-（A/T）和poly-（C/G）的差异与宿主适应性和病毒毒力水平有关。因此，我们建议HP差异可以作为冠状病毒人畜共患进化水平的定量度量。特别地，HP差异测量推断SARS-CoV-2 Omicron变体具有HP poly-（A/T）和poly-（C/G）的高度差异，表明对人类宿主的高度适应。
2022-01-01 q-bio.PE q-bio.QM stat.AP
CoV-Spectrum: Analysis of globally shared SARS-CoV-2 data to Identify and Characterize New Variants
概述：CoV-Spectrum网站支持识别新的SARS-CoV-2变体并跟踪已知变体。其灵活的氨基酸和核苷酸突变搜索允许查询变异之前，他们被指定的谱系命名系统。该平台汇集了来自不同来源的SARS-CoV-2数据并应用分析。结果包括不同变体随时间推移的比例，其人口和地理分布，常见突变，住院和死亡概率，传播适应性优势的估计以及从废水样本中获得的见解。可用性和实施：CoV-Spectrum可在https://cov-spectrum.ethz.ch上获得。代码在GPL-3.0许可下发布，网址为https://github.com/cevo-public/cov-spectrum-website
2021-11-28 q-bio.PE
Viral replication dynamics could critically modulate vaccine effectiveness and should be accounted for when assessing new SARS-CoV-2 variants
在这篇文章中，我们提出了一个理论来解释减少疫苗的有效性（VE）对三角洲SARS-CoV-2变异和减少VE随着时间的推移，在最近的研究报告。使用模型说明，我们表明，在宿主病毒复制动力学和免疫反应的延迟可能在VE中发挥关键作用。鉴于此，目前仅测量中和能力降低的实验室方法不能完全代表新SARS-CoV-2变体的潜在影响。相反，我们提出了一种替代方法，将病毒复制动力学纳入SARS-CoV-2变异对免疫力和VE影响的评估。这种更可靠的评估可以更好地为公共卫生应对新的变异提供信息，如新发现的Omicron变异。
2021-12-07 q-bio.PE
Infection fatality ratio of SARS-CoV-2 in Italy
我们分析了来自意大利的5，484名COVID-19病例的密切接触者，所有人都进行了SARS-CoV-2感染检测。我们发现感染病死率为2.2%（95%CI 1.69-2.81%），并确定男性、年龄>70岁、心血管合并症和流行病早期感染是死亡的危险因素。
2020-07-08 q-bio.PE
The interactions of SARS-CoV-2 with co-circulating pathogens: Epidemiological implications and current knowledge gaps
尽管有有效的疫苗，但SARS-CoV-2的持续存在表明，与其他病原体的共同传播以及由此产生的多重流行可能会变得越来越频繁。为了更好地预测和控制这种多重流行病的风险，阐明SARS-CoV-2与其他病原体的潜在相互作用至关重要;然而，这些相互作用仍然很难定义。在这里，我们的目的是审查有关SARS-CoV-2相互作用的现有证据。为了系统地研究病原体相互作用，我们首先开发了一个通用框架来捕获它们的主要组成部分：符号，强度，对称性，持续时间和机制。然后，我们回顾了动物模型中关于SARS-CoV-2相互作用的实验证据。在确定的14项研究中，有11项侧重于与非减毒甲型流感病毒合并感染的结局，并且通常表明，与单一感染相比，合并感染会增加疾病的严重程度。相比之下，合并感染对任一病毒的病毒载量的影响是可变的，并且在研究中不一致。接下来，我们回顾了关于SARS-CoV-2在人群中相互作用的流行病学证据。虽然确定了许多研究，但只有少数研究是专门设计来推断相互作用的，许多研究倾向于多种偏倚，包括混淆。然而，他们的研究结果表明，流感和肺炎球菌结合疫苗与SARS-CoV-2感染风险降低有关。最后，我们制定了简单的传播模型SARS-CoV-2与病毒或细菌病原体的共循环，展示了它们如何自然地纳入所提出的框架。更一般地说，我们认为，这样的模型，当设计与综合和多学科的角度来看，将是非常宝贵的工具，以解决仍然存在的重大不…
2022-11-16 q-bio.PE
Decoding SARS-CoV-2 transmission, evolution and ramification on COVID-19 diagnosis, vaccine, and medicine
针对由严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）引起的2019冠状病毒病（COVID-19）的诊断测试、预防疫苗和治疗药物的开发已经付出了巨大的努力。这一发展大部分基于2020年1月5日收集的参考基因组。基于截至2020年4月24日收集的6156个基因组样本的基因分型，我们报告了SARS-CoV-2有4459个惊人的突变，可以聚类为五种亚型。我们引入突变率和突变$h$ -指数来表征蛋白质的保守性，发现SARS-CoV-2的包膜蛋白、主要蛋白酶和核糖核酸内切酶蛋白相对保守，而核衣壳蛋白、刺突蛋白和木瓜蛋白酶样蛋白酶相对不保守。特别是，在过去的几个月里，核衣壳蛋白有一半以上的基因发生了变化，这对COVID-19诊断、疫苗和药物的持续发展产生了毁灭性的影响。
2020-04-29 q-bio.GN q-bio.PE
SARS-CoV originated from bats in 1998 and may still exist in humans
SARS-CoV被认为起源于果子狸，并被认为在2003年爆发后已被消除。在这里，我们表明，人类SARS冠状病毒（huSARS-CoV）直接起源于蝙蝠，而不是果子狸，在1991年的跨物种跳跃，并在1998年形成了一个适应人类的菌株。从那时起，huSARS-CoV进一步进化为具有基因型T和29-nt缺失突变的高毒力毒株，以及具有基因型C但没有29-nt缺失的弱毒力毒株。前者可引起人类肺炎，可能是SARS爆发的主要病原体，而后者可能不会引起人类肺炎，但进化出共同利用果子狸ACE 2作为进入受体的能力，导致人类和果子狸之间的种间传播。三个关键的时间点-- 1991年，从蝙蝠到人类的跨物种跳跃; 1998年，适应人类的SARS冠状病毒的形成; 2003年，SARS在人类中爆发--被发现与广东年降水量低和气温高有关。在2005年以后出生的广州儿童中，有20%的样本检测到抗SARS-CoV血清阳性，这表明弱毒力的huSARS-CoV可能仍然存在于人类中。当有利的气候条件出现时，这些现有但未被检测到的SARS-CoV有很大的潜力演变成高毒力菌株，这突出了SARS重新出现的潜在风险。
2013-05-14 q-bio.GN q-bio.PE
Qualitative analysis of HAART effects on HIV and SARS-CoV-2 coinfection
本研究构建数学模型定性分析HAART对HIV与SARS-CoV-2共感染的影响，明确了平衡点条件与分岔情况，证实HAART可减少共感染宿主体内SARS-CoV-2感染细胞的增殖，为相关流行病学研究提供参考。
2024-11-02 math.DS q-bio.PE
Superspreading events suggest aerosol transmission of SARS-CoV-2 by accumulation in enclosed spaces
病毒传播途径对公共安全具有深远的影响;因此，必须全面了解可行的传染途径。越来越多的证据表明，SARS-CoV-2可以通过空气传播;然而，这一点尚未得到证实。在这里，我们定量分析病毒粒子的积累占雾化病毒粒子的排放和不稳定。在此框架内分析的报告的超级传播事件指向气溶胶介导的SARS-CoV-2传播。发现为这些事件计算的病毒体暴露追踪到一个单一值，表明通过气溶胶的通用最小感染剂量（MID）与其他呼吸道病毒测量的MID相当;因此，一致的感染暴露水平及其与已知气溶胶MID的相似性确立了SARS-CoV-2气溶胶传播的相似性。以超过雾化SARS-CoV-2的不稳定速率使用过滤可以将暴露降低到低于该感染剂量。
2020-12-04 physics.soc-ph q-bio.PE
Statistical Challenges in Tracking the Evolution of SARS-CoV-2
对SARS-CoV-2的基因组监测有助于追踪大流行期间病毒的传播和演变。从受感染个体中分离出的SARS-CoV-2分子序列的可用性，加上生物动力学方法，为了解病毒的起源、进化速度、引入时间、传播模式以及在人群中传播的新变体的出现提供了见解。尽管各国政府、实验室和研究人员在收集和测序分子数据方面做出了巨大的全球努力，但在分析和解释所收集的数据方面仍然存在许多挑战。在这里，我们描述了目前用于监测SARS-CoV-2传播的模型和方法，讨论了长期存在的和新的统计挑战，并提出了一种用于跟踪流行期间新变体增加的方法。
2021-08-30 q-bio.PE stat.AP
Logistic wavelets and logistic function: An application to model the spread of SARS-CoV-2 virus infections
本文提出用logistic函数之和建模SARS-CoV-2累计感染人数，借助Eulerian数分析导数零点与饱和水平关系，并定义logistic小波估计参数，最终应用于美国和英国疫情数据。
2020-10-18 q-bio.PE
Host immune response driving SARS-CoV-2 evolution
严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）的传播和演变对控制和抗击2019冠状病毒病（COVID-19）大流行至关重要。目前，已记录了近15，000个SARS-CoV-2单突变，对诊断，疫苗，抗体疗法和药物的发展具有重大影响。然而，对SARS-CoV-2的进化特征和总体趋势知之甚少。在这项工作中，我们提出了一个全面的基因分型分析现有的SARS-CoV-2突变。我们发现，通过APOBEC和ADAR基因编辑的宿主免疫反应引起了近65%的记录突变。此外，我们发现，五岁以下的儿童和老年人可能因对病毒感染的过度反应而处于COVID-19的高风险之中。此外，我们发现，大洋洲和非洲的人口对SARS-CoV-2感染的反应明显比欧洲和亚洲更强烈，这可能解释了为什么非裔美国人除了因系统性健康和社会不平等而导致的高风险感染COVID-19之外，死于COVID-19的风险也增加了。最后，我们的研究表明，对于两个相同起源的病毒基因组序列，它们的进化顺序可以通过突变类型C $>$ T与T $>$ C的比值来确定。
2020-08-20 q-bio.GN q-bio.PE
Study of genetic mutations and dynamic spread of SARS-CoV-2 pandemic and prediction of its evolution according to the SIR model
在这项工作中，我们的目标是研究的SARS冠状病毒-2流行病的累积数量的动力学行为可以提供信息的整体行为的传播在日常的时间，累积的数据可以合成的经验形式获得的易感-感染-传播（SIR）模型先前研究的欧几里德网络。从我们进行的研究中，我们可以得出结论，在欧几里德网络SIR模型可以重现来自几个国家的数据与给定的参数值的精度偏差。这让我们深入了解影响SARS-CoV-2行为的不同因子，特别是在病毒突变期间。因此，我们试图分析基因突变在不同国家的影响，以及特定突变如何使病毒更具传染性。
2020-11-13 q-bio.PE
Characterizing SARS-CoV-2 mutations in the United States
严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）自2020年1月初首次测序以来一直在变异。遗传变异已经发展成几个具有不同性质的独特簇。由于美国（US）是全球病毒感染患者数量最多的国家，因此了解美国SARS-CoV-2至关重要。利用基因分型、序列比对、时间进化、$k$均值聚类、蛋白质折叠稳定性、代数拓扑和网络理论，我们揭示了美国SARS-CoV-2有4个亚株，并且在中国（2例）、新加坡（2例）和英国（1例）首次检测到美国SARS-CoV-2的5个顶级突变。接下来的三个美国SARS-CoV-2突变首先在美国发现。这八个最高的突变属于两个不相连的组。第一组由5个并发突变组成，而另一组由3个并发突变组成，逐渐淡出。我们的分析表明，女性的免疫系统比男性更活跃，对SARS-CoV-2感染作出反应。我们确定了ORF 8上的一个顶级突变27964 C $>$ T-（S24 L）具有异常强的性别依赖性。基于对刺突蛋白上的所有突变的分析，我们进一步发现四个美国SASR-CoV-2亚株中的三个变得更具感染性。我们的研究呼吁在美国采取有效的病毒控制和遏制策略。
2020-07-24 q-bio.GN q-bio.PE
Probability of symptoms and critical disease after SARS-CoV-2 infection
我们量化了SARS-CoV-2阳性受试者出现症状（呼吸道或发热\geq 37.5 °C）和危重疾病（需要重症监护或导致死亡）的概率。分析了在意大利伦巴第发现的5，484名SARS-CoV-2指数病例的接触者，并通过鼻拭子和血清学检测确定了阳性对象。在所有60岁以下的感染者中，73.9%没有出现症状（95%置信区间：71.8-75.9%）。症状的风险随着年龄的增长而增加。6.6%的60岁以上受感染者患有严重疾病，男性风险明显较高。
2020-06-22 q-bio.PE
Technical comment on The impact of population-wide rapid antigen testing on SARS-CoV-2 prevalence in Slovakia
Pavelka等人（《科学》，《报告》，2021年5月7日）声称，在斯洛伐克进行的一轮全民抗原检测将观察到的COVID-19患病率降低了58%，并在遏制大流行方面发挥了重大作用。我们认为，这一估计，这是基于不正确的假设，是夸大的，而且救济是短暂的，对减轻流行病的影响不大。
2021-05-28 q-bio.PE
Nocturnality, seasonality and the SARS-CoV-2 Ecological Niche
了解SARS-CoV-2宿主的行为对我们了解该病毒至关重要。将与SARS-CoV-2发病相关的环境特征与其潜在宿主的环境特征进行比较至关重要。我们研究了冠状病毒在蝙蝠中的分布。我们分析了SARS-CoV-2在意大利、西班牙和澳大利亚封锁后9周内的分布情况。我们将其发病率与环境变量，特别是紫外线辐射，温度和湿度相关联。我们建立了COVID-19与紫外线辐射之间的明确负相关关系，并受到温度和湿度的调节。我们将我们的结果与数据相关联，这些数据显示，最容易受到冠状病毒感染的蝙蝠物种是那些生活在与似乎最有利于COVID-19传播的环境条件相似的环境条件下的蝙蝠。SARS-CoV-2生态位是冠状病毒与宿主物种长期共同进化的产物。了解宿主物种生态位的关键参数，使我们能够预测其传播最有利的情况。这些条件可以概括为非连续性和季节性。特别是，高紫外线辐射被认为是一个关键的限制变量。因此，我们预期COVID-19传播的风险在冬季及低光照环境下最高。类似于高度社会化的穴居蝙蝠的人类活动（例如大型夜间聚会或高密度室内活动）只会加剧COVID-19的问题。
2020-10-30 q-bio.PE
Epistatic models predict mutable sites in SARS-CoV-2 proteins and epitopes
SARS-CoV-2新变种的出现是一个主要问题，因为它们对病毒的传播性和致病性以及治疗干预措施的有效性具有潜在影响。在这里，我们预测SARS-CoV-2蛋白结构域中所有位置的突变性，以预测未知变体的出现。使用其他冠状病毒的序列数据，预先存在于SARS-CoV-2中，我们建立了统计模型，不仅捕获氨基酸保守性，而且捕获上位性导致的更复杂的模式。我们表明，这些模型是明显优于保守配置文件估计已经观察到的SARS-CoV-2变异。在刺突蛋白的受体结合结构域中，我们观察到预测的突变性与蛋白质稳定性的实验测量良好相关，并且两者都是可靠的突变性预测因子（ROC AUC ~0.8）。最有趣的是，随着时间的推移，随着更多的数据变得可用，我们观察到我们的模型和观察到的变异性之间的一致性越来越高，证明了我们模型的预期能力。当与有关免疫反应的数据相结合时，我们的方法确定了当前关注的变体高度过度代表的位置。这些结果可以帮助研究病毒进化，未来的病毒爆发，特别是指导探索和预测潜在有害的未来SARS-CoV-2变异。
2021-12-19 q-bio.GN q-bio.PE
An open debate on SARS-CoV-2's proximal origin is long overdue
有一个几乎一致的观点认为，SARS-CoV-2有一个自然的人畜共患病的起源;然而，SARS-CoV-2的几个特征放在一起并不容易解释的自然人畜共患病的起源假说。其中包括：传播早期的低进化速率;缺乏重组事件的证据;与人ACE 2的高预先存在的结合;新的弗林蛋白酶切割位点插入物;刺突蛋白的平坦聚糖结合结构域，其与其他冠状病毒表现出的宿主逃避存活模式相冲突，以及高的人和小鼠肽模拟。相比之下，最初对实验室来源的假设仍然没有得到证实。此外，在武汉首次爆发一年多后，仍然没有明确的证据表明人畜共患病从蝙蝠或中间物种转移。鉴于这一流行病的巨大社会和经济影响，确定SARS-CoV-2的真正起源对于防止未来爆发至关重要。寻找SARS-CoV-2的来源应包括对可能的实验室来源进行公开和公正的调查。
2021-02-09 q-bio.GN q-bio.PE
Characterization of SARS-CoV-2 Dynamics in the Host
虽然已经提出了许多流行病学模型来理解和处理COVID-19，但在了解病毒如何在人体内复制以及潜在的抗病毒药物可用于控制复制周期方面的投入太少。在这项工作中，使用控制理论的方法，验证数学模型的SARS冠状病毒-2在人类的适当特点。基于再生数的概念，对系统的主要动力特性进行了全面的分析。充分刻画了系统的平衡域，并正式建立了平衡域的稳定性。数学分析强调了宿主中SARS-CoV-2单调减少的关键条件，这些条件与定制未来的抗病毒治疗相关。仿真结果显示了上述系统表征的潜在好处。
2020-06-15 math.DS q-bio.PE
A two-strain SARS-COV-2 model for Germany -- Evidence from a Linearization
目前，由于COVID-19大流行，大多数欧洲国家的公共生活几乎完全停止，原因是采取措施防止病毒传播。限制新感染人数的努力受到SARS-COV-2病毒新变种的威胁，最突出的是具有更高感染性的B.1.1.7毒株。在这篇文章中，我们认为一个基本的两种应变SIR模型来解释这些变种在德国的传播小的时间尺度。对于模型的线性化版本，我们通过分析计算相关变量，如最小感染时间或变体份额的动态。这些分析近似和数值模拟是在一个很好的协议，由罗伯特科赫研究所（RKI）在德国报告的数据。
2021-02-22 q-bio.PE
There are no valid points of criticism in Tyshkovskiy and Panchin's response (10.1002/bies.202000325) to our paper "The genetic structure of SARS-CoV-2 does not rule out a laboratory origin" (DOI: 10.1002/bies.202000240)
Tyshkovskiy和Panchin最近对我们的论文发表了一篇评论，其中他们概述了几个“与Segreto/Deigin假设的不同点”。由于我们的论文标题是“SARS-CoV-2的遗传结构不排除实验室起源”，分歧点应该提供排除实验室起源的证据。然而，Tyshkovskiy和Panchin没有提供这样的证据，而是试图批评我们的论点，强调SARS-CoV-2的某些方面可能与实验室泄漏假设一致。引人注目的是，Tyshkovskiy和Panchin的主要批评观点是基于一个错误的前提，即我们声称RaTG 13是SARS-CoV-2的直接祖先，他们的其他批评观点要么是不正确的，要么与我们的假设无关。因此，SARS-CoV-2的遗传结构与自然或实验室来源保持一致，这意味着人畜共患病假说和实验室泄漏假说都需要进行同样彻底的调查。
2021-06-04 q-bio.GN q-bio.PE
Emerging dominant SARS-CoV-2 variants
对新出现的主要严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）变体的准确和可靠预测使政策制定者和疫苗制造商能够为未来的感染浪潮做好准备。由优势变体Omicron（BA.1），BA.2和BA.4/BA.5引起的SARS-CoV-2感染的最后三波是由我们的人工智能（AI）模型准确预测的，这些模型是用生物物理学，病毒基因组的基因分型，实验数据，代数拓扑和深度学习构建的。基于最新的实验数据，我们分析了所有可能的病毒刺突（S）蛋白受体结合结构域（RBD）突变对SARS-CoV-2感染性的影响。我们的分析揭示了病毒的进化机制，即，通过传染性增强和抗体抗性的自然选择。我们预测，BA.2.10.4、BA.2.75、BQ.1.1，特别是BA.2.75+ R346 T，很有可能成为新的主导变种，推动下一次激增。
2022-10-18 q-bio.BM q-bio.PE
A Phylogenetic Trees Analysis of SARS-CoV-2
一种是把树的空间看作分层空间，研究系统树的分布。具有的分层空间可以有圈，然而具有固定数量叶子的树的空间是可收缩的。特别是有三片叶子的树的空间，是三条腿的蜘蛛。给出了蜘蛛内在样本均值粘性的一个初步证明。一个还表示四叶树数据在相关的彼得森图。人们应用这些思想来分析来自多个来源的SARS-CoV-2的RNA序列，通过构建树的样本并在具有三个和四个叶子的树空间上运行内在平均值的非参数统计。SARS-CoV-2也被用来建造树木与树叶组成除了其他相关的冠状病毒。
2021-06-15 q-bio.PE stat.ME
Risk Estimation of SARS-CoV-2 Transmission from Bluetooth Low Energy Measurements
Fraunhofer Heinrich Hertz Institute（弗劳恩霍夫海因里希·赫兹研究所）；Technische Universität Berlin（柏林工业大学）；Korea University（高丽大学）；Max Planck Institute for Informatics（马克斯·普朗克信息学研究所）
基于蓝牙低功耗（BLE）的数字接触追踪方法有可能有效地控制和延迟传染病的爆发，例如正在进行的SARS-CoV-2大流行。在这项工作中，我们提出了一种新的机器学习为基础的方法，可靠地检测科目，花了足够的时间在接近被感染的风险。我们的研究是一个重要的概念证明，将有助于旨在减缓COVID-19快速传播的一系列流行病学政策。
2020-04-22 cs.LG q-bio.PE q-bio.QM
The challenges of containing SARS-CoV-2 via test-trace-and-isolate
在没有治愈方法、疫苗或经证实的针对SARS-CoV-2的长期免疫力的情况下，测试跟踪和隔离（TTI）策略是遏制其传播的有希望的工具。然而，对于任何TTI策略，缓解都面临着无症状传播前和无症状传播、避免TTI者和未被发现的传播者的挑战，这些传播者对隐藏的感染链有很大贡献。在这里，我们研究了一个半分析模型，并确定了受控和不受控传播之间的两个临界点：（1）隐藏链的行为驱动的复制数量变得太大，无法通过TTI功能进行补偿，以及（2）新感染的数量超过了跟踪能力。两者都引发了自我加速的蔓延。我们研究了这些临界点如何取决于有限的合作，缺乏联系和不完美的孤立等挑战。我们的模型结果表明，TTI本身不足以遏制SARS-CoV-2的传播，这意味着社交距离和改善卫生等补充措施仍然是必要的。
2020-11-10 q-bio.PE
Review of the mechanisms of SARS-CoV-2 evolution and transmission
SARS-CoV-2的进化和传播机制是难以捉摸的，它的理解是预测新出现的变体的先决条件，是至关重要的。SARS-CoV-2的进化在分子和生物体尺度上受机制驱动，在群体尺度上受传播途径调控。在这篇综述中，我们表明，基于感染性的自然选择是2020年7月发现的SARS-CoV-2进化和传播的机制。2021年4月，我们毫无疑问地证明了这种通过基于传染性的传播途径进行的自然选择仍然是SARS-CoV-2进化的唯一机制。然而，我们发现抗体破坏性共突变[Y 449 S，N501 Y]在几个月前在高度接种疫苗的人群中首次作为病毒进化的新疫苗耐药传播途径。一年多前，我们预测突变刺突蛋白RBD残基452和501将“很有可能突变成更具感染性的COVID-19菌株”。这些残基上的突变是目前流行的SARS-CoV-2变体α、β、γ、δ、Ep 3、Theta、Kappa、Lambda和Mu的基础，预计对新出现的变体至关重要。我们预计，病毒的进化将结合这两个位点的RBD共突变，创造出比原始SARS-CoV-2更具感染性数十倍的未来变体。此外，病毒进化的两个互补传播途径：传染性和疫苗耐药性，将使我们与COVID-19的斗争延长数年。我们预测RBD共突变[A411 S，L452 R，T478 K]，[L452 R，T478 K，N501 Y]，[L452 R，T478 K，E484 K，N501 Y]，[K417 …
2021-09-15 q-bio.BM q-bio.PE
Reproduction number of SARS-CoV-2 Omicron variants, China, December 2022-January 2023
中国于2022年底调整零冠状病毒策略，引发前所未有的Omicron浪潮。我们估计了2022年12月至2023年1月32个省级行政区划的时变再生产数量。我们发现初始繁殖数的合并估计值为4.74（95%CI：4.41，5.07）。
2023-03-19 cs.SI q-bio.PE
Vaccination shapes evolutionary trajectories of SARS-CoV-2
SARS-CoV-2病毒的大规模进化以遗传进化枝的快速更替为标志。新的变异表现出内在的变化，特别是增加了传染性，以及抗原性的变化，减少了以前的感染或疫苗接种引起的交叉免疫。这种功能变异如何塑造全球演化动力学仍不清楚。在这里，我们表明，疫苗接种诱导的选择影响最近的SARS-CoV-2的抗原进化;其他相关的力量包括内在选择和抗原选择诱导的先前的感染。我们得到这些结果从一个健身模型与内在和抗原的健身组件。为了推断模型参数，我们结合了时间分辨序列数据、流行病学记录和交叉中和试验。该模型准确地捕捉了SARS-CoV-2在多个地理区域的大规模演化动力学。特别是，它量化了最近的疫苗接种和感染如何影响病毒变体之间的频率变化速度。我们的研究结果表明，及时的中和数据可以收获，以确定抗原选择的热点，并预测疫苗接种对病毒进化的影响。
2022-07-19 physics.bio-ph q-bio.PE
Analysis of the SARS-CoV-2 outbreak in Rio Grande do Sul / Brazil
本文包含了对巴西南部南里奥格兰德州（RS）SARS-CoV-2疫情的一系列分析。这些分析侧重于州首府阿雷格里港等高发城市和州一级。我们提供了方法的细节和估计的有效繁殖数$R_t$，一个联合分析的流动性数据连同估计的$R_t$以及ICU模拟和ICU的住院时间（住院时间）估计在阿雷格里港/RS。
2020-07-26 physics.soc-ph q-bio.PE
Statistical dynamics of social distancing in SARS-CoV-2 as a differential game
新型冠状病毒SARS-CoV-2已迅速成为对全球公共卫生的重大威胁，特别是因为-这在新型病原体中并不少见-没有有效的药物治疗或预防它引起的病毒综合征。在缺乏这种具体治疗方式的情况下，公共卫生应对措施的主要依靠非药物干预措施，如社交距离。本文通过定量分析疾病传播的统计动态作为一个微分博弈，并估计距离与不距离的相对成本，基于已知的SARS-CoV-2人群流行病学数据确定距离的边际效用，并得出结论，除非距离的成本大大超过单位时间的疾病成本，保持社交距离仍然是一种主要策略。这些研究结果可以帮助在量化框架内稳固地锚定基于社交距离的公共卫生应对措施，以证明其有效性。
2020-07-24 physics.soc-ph q-bio.PE stat.AP
Within host dynamics of SARS-CoV-2 in humans: Modeling immune responses and antiviral treatments
2019年12月，一种新发现的SARS-CoV-2病毒在中国出现，并作为大流行在全球传播。在缺乏预防医学或即用型疫苗的情况下，数学模型可以为药物开发提供有关传播模式和靶点的有用科学见解。在这项研究中，我们提出了一个宿主内的数学模型的SARS-CoV-2感染考虑先天性和适应性免疫反应。我们分析了该模型的平衡点，得到了基本再生产数的表达式。然后，我们用数值方法证明了跨临界分岔的存在。该模型根据两名COVID-19患者的真实病毒载量数据进行校准。使用估计的参数，我们进行全球敏感性分析相对于病毒载量的峰值。最后，我们研究了抗病毒药物和疫苗接种对SARS-CoV-2感染动力学的影响。我们的研究结果表明，阻断受感染细胞产生病毒比降低健康细胞的感染率更能降低病毒载量。疫苗接种也被发现是有用的，但在疫苗开发阶段，阻断受感染细胞的病毒产生可以成为抗病毒药物开发的目标。
2020-06-28 q-bio.CB q-bio.PE
Mobile smartphone tracing can detect almost all SARS-CoV-2 infections
目前，许多国家正在考虑在移动智能手机上引入追踪软件，主要目的是通知和警告移动应用程序用户。在这里，我们证明，除了报警和通知，移动跟踪可以检测到几乎所有的用户被SARS-CoV-2感染。我们的算法BETIS（贝叶斯估计跟踪感染状态）利用用户的健康状况的自我报告。然后，BETIS保证可以检测到用户组的几乎所有SARS-CoV-2感染。此外，BETIS还估计了包括吸毒者和非吸毒者在内的整个人口中的病毒流行率。BETIS基于隐马尔可夫流行病模型和递归贝叶斯过滤。移动追踪应用程序，除了医疗检测和预防之外，还可以根除COVID-19，这可能会说服公民在隐私和公共健康之间做出权衡。
2020-09-21 cs.SI physics.soc-ph q-bio.PE
Epidemic modelling of multiple virus strains: a case study of SARS-CoV-2 B.1.1.7 in Moscow
在长期流行期间，病原体可以发生突变，产生具有不同流行病学参数的新菌株。现有的流行病建模方法只考虑一种病毒株。我们已经开发了一种改进的SEIR模型来模拟同一种群中的多个病毒株。作为案例研究，我们调查了SARS-CoV-2菌株B.1.1.7对莫斯科市的潜在影响。我们的分析表明，2021年9月至10月新一波感染的风险很高，高峰期每日感染人数高达35，000人。我们开源我们的代码和数据。
2021-06-16 cs.LG q-bio.PE stat.AP
Hospitalisation risk for COVID-19 patients infected with SARS-CoV-2 variant B.1.1.7: cohort analysis
目的：评价2019冠状病毒病（COVID-19）诊断为SARS-CoV-2变异体B.1.1.7（也称为关注变异体202012/01）与诊断为野生型SARS-CoV-2变异体之间的关系以及住院风险。设计：回顾性队列，采用分层Cox回归分析。设置：在英格兰进行基于社区的SARS-CoV-2检测，单独与住院数据相关联。参会人员：839，278名经实验室确诊的COVID-19患者（其中36，233人于14天内住院）于二零二零年十一月二十三日至二零二一年一月三十一日期间接受测试，并于实验室使用可评估S基因靶向失败（SGTF）的TaqPath检测进行分析。SGTF是B.1.1.7变体的代理测试。患者数据按年龄、性别、种族、贫困、居住地区和阳性检测日期分层。主要观察指标：首次SARS-CoV-2检测阳性后1至14天内住院。结果：592，409例SGTF患者中有27，710例（4.7%）和246，869例非SGTF患者中有8，523例（3.5%）在1-14天内住院。与感染非SGTF变异体的患者相比，感染SGTF变异体的COVID-19患者住院的分层调整风险比（HR）为1.52（95%置信区间[CI] 1.47至1.57）。该效应受年龄的影响（P<0.001），与20岁以下的非SGTF患者相比，SGTF患者的HR为0.93-1.21，20-29岁患者为1.29，30岁或以上年龄组为1.45-1.65…
2021-05-30 q-bio.PE stat.AP
Interrupting vaccination policies can greatly spread SARS-CoV-2 and enhance mortality from COVID-19 disease: the AstraZeneca case for France and Italy
由于怀疑阿斯利康疫苗会导致深静脉血栓形成，欧洲多个国家已经暂停接种阿斯利康疫苗。在这封信中，我们报告了使用随机模型进行的一些费米估计，旨在对阿斯利康疫苗在法国和意大利的交付中断进行风险效益分析。我们的研究结果清楚地表明，即使在疫苗副作用的频率和严重性的最坏情况下，由于疫苗接种活动注射中断而导致的额外死亡也大大超过了由于血栓形成而导致的死亡。
2021-03-27 physics.soc-ph q-bio.PE
Cointegration of SARS-CoV-2 Transmission with Weather Conditions and Mobility during the First Year of the COVID-19 Pandemic in the United States
天气与SARS-CoV-2传播之间的相关性可能表明其季节性。协整分析可以避免时间序列数据之间的虚假相关。我们研究了美国大流行第一年期间病毒传播与每日温度、露点和流动性测量的混杂因素的协整。我们研究了病毒有效繁殖率Rt与两米处的露点、两米处的温度、苹果驾驶移动性和谷歌工作场所移动性测量的协整。我们发现，露点和苹果驱动的移动性是最好的因素与Rt的共整合，虽然温度和谷歌工作场所的移动性也与Rt在很大程度上共整合。我们发现，最佳的滞后是两天的协整之间的Rt和天气变量，和三天的Rt和流动性。我们观察到集群的状态，共享相似的协整结果的Rt，天气和流动性，这表明区域模式。我们的研究结果支持天气与SARS-CoV-2传播的相关性及其潜在的季节性。
2022-03-31 q-bio.PE stat.AP
Geometric characterization of SARS-CoV-2 pandemic events
当SARS-CoV-2在全球范围内持续传播时，比较不同国家的演变是一个具有理论和实践重要性的及时挑战。事实上，由于流行病因素种类繁多，且因国家而异，因此很难在一个独特和连贯的框架内了解这些因素对流行病趋势的影响。我们提出了一个几何框架来表征，在一个集成的和低维的方式，传染病羽状轨迹跟踪的感染率，$I$，和病死率，$D$，在$(I,D)$平面。我们的分析使定义的流行病学系统的基础上，三个几何观测等级的SARS-CoV-2大流行事件通过规模类似于地震事件的震级和强度。我们的框架具有精美的几何形状，可以应用于对其他流行病数据和二次波进行分类，从而提高了设计流行病警报或预警系统的可能性，以加强公众和政府对快速出现的疫情的反应。
2020-07-20 physics.soc-ph q-bio.PE
Stochasticity and heterogeneity in the transmission dynamics of SARS-CoV-2
引起COVID-19疾病的SARS-CoV-2在全球迅速蔓延，感染了数百万人，并导致数十万人死亡。基本繁殖数被广泛使用和误用来表征病毒的传播性，它掩盖了传播是随机的，由少数个体主导，并由超级传播事件（SSE）驱动的事实。不同的传播特征，如低流行率下的高随机性，以及SSE在传播动力学中发挥的核心作用，不应被忽视。许多爆炸性SSE发生在室内环境中，助长了大流行病并影响了其传播，例如长期护理设施、监狱、肉类加工厂、鱼厂、游轮、家庭聚会、派对和夜总会。这些SSE表明迫切需要了解传播途径，同时提供了一个机会，即通过有针对性的干预措施消除SSE可以有效遏制疫情。在这里，我们描述了潜在的SSE类型，它们如何影响传播，并给出控制SARS-CoV-2的建议。
2020-05-27 physics.soc-ph q-bio.PE
Interplay between COVID-19 vaccines and social measures for ending the SARS-CoV-2 pandemic
COVID-19疫苗的开发和授权为消除社区传播提供了最清晰的途径，从而结束了持续的SARS-CoV-2大流行。然而，疫苗接种的有限速度引发了一个问题，即我们必须在多大程度上继续坚持戴口罩和保持社交距离等社会干预措施？为了解决这个问题，我们开发了一个新冠肺炎传播的数学模型，其中包括疫苗动力学和社会流行病学参数。我们使用该模型研究了疾病控制和根除的两个重要指标，有效生殖数$R_t$和重症监护病房（ICU）病例量峰值，以及三个关键参数：社会措施依从性，疫苗接种率和疫苗接种覆盖率。我们的研究结果表明，由于疫苗接种速度缓慢，社会措施必须由大部分人口维持，直到有足够比例的人口接种疫苗，以消除大流行病。相比之下，随着社会措施的减少，医院重症监护室的病例将大大超过容量，导致可避免的生命损失增加。这些发现强调了疫苗接种和社会保护措施之间的复杂相互作用，并表明在疫苗规模扩大以允许发展可持续地结束或控制SARS-CoV-2所需的群体免疫力的同时继续采取一定程度的社会措施的实际重要性。
2021-03-06 physics.soc-ph q-bio.PE
A SEIR model with time-varying coefficients for analysing the SARS-CoV-2 epidemic
在这项研究中，我们提出了一个时间依赖的易感-暴露-隔离-隔离（SEIR）模型的分析在三个不同的国家，美国，意大利和冰岛的SARS-CoV-2疫情爆发使用的公共数据固有的数字的流行波。由于政府采取了几种类型和等级的行动，包括旅行限制，社交距离或限制移动，我们想研究这些措施如何影响传染人群的流行曲线。采用复合似然法估计SEIR模型的相关参数。此外，标准误差已被纠正的时间依赖性。限制性措施的采用使流行曲线变平，未来的演变表明病例数减少。
2021-11-04 q-bio.PE stat.AP stat.ME
In-Silico evidence for two receptors based strategy of SARS-CoV-2
我们提出了一种新的数值方法，能够有效地确定蛋白质表面部分之间的互补关系。这种创新的和一般的程序，基于表示的分子等电子密度表面的2D泽尔尼克多项式，允许快速和定量评估的相互作用的蛋白质之间的几何形状的互补性，这是不可行的与以前的方法。我们首先用已知蛋白质复合物的大数据集测试了该方法，在盲识别结合位点中获得了0.76的ROC曲线下总面积，然后将其应用于研究SARS-Cov-2的Spike蛋白与人细胞受体之间的相互作用特征。我们的研究结果表明，SARS-CoV-2使用双重策略：除了已知的与血管紧张素转换酶2的相互作用外，其刺突蛋白还可以与上呼吸道细胞的唾液酸受体相互作用。
2020-04-03 physics.bio-ph q-bio.BM q-bio.PE
Causal Estimation of Stay-at-Home Orders on SARS-CoV-2 Transmission
准确评估居家令（SHO）在减少社会接触和疾病传播方面的有效性对于缓解流行病至关重要。利用1000万部智能手机的个人位置数据，我们观察到，到4月30日，即十分之九的美国人处于SHO状态时，每日移动量比COVID前下降了70%。这一下降的四分之一归因于SHO，在遵守方面存在很大的人口差异，最明显的是政治派别。特朗普选民可能会在当地SHO后减少9%的运动，而克林顿投票的邻居则减少了21%，他们面临类似的暴露风险和相同的政府命令。通过将社交距离行为与流行病模型联系起来，我们估计，减少移动会使SARS-CoV-2传播率降低49%。
2020-05-11 cs.SI econ.GN physics.soc-ph
