SARS-CoV-2早期研究进展与挑战

新型冠状病毒(严重急性呼吸综合征冠状病毒 2)暴发:国际科学文献中的初步证据与待解问题

2019年12月31日,中国卫生当局报告了在武汉市(中国)出现的一组27例病因不明的肺炎病例。特别是,几乎所有病例均有暴露于武汉华南海鲜批发市场的历史,因此该市场被认为是病毒暴发最可能的源头[1]。中国卫生当局已采取迅速的公共卫生措施,包括强化监测、流行病学调查以及2020年1月1日关闭市场(图1)。

2020年1月9日,中国政府报告称,疫情原因为一种新型冠状病毒,最近命名为SARS‐CoV‐2(严重急性呼吸综合征冠状病毒2)[2],并导致定义为COVID‐19的疾病(2019年新型冠状病毒病)。该病毒已被检测为59例肺炎病例中15例的致病因子[3]。

从那时起,已发表越来越多的研究,多个国际机构(世界卫生组织、疾病控制与预防中心、欧洲疾病控制与预防中心)提供了支持总体知识快速增加的研究发现。然而,尽管这些数据有了显著改善,关于新型冠状病毒仍有许多问题,而答案可能对规划和设计公共卫生干预措施具有战略意义。

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严重急性呼吸综合征冠状病毒2被发现是一种属于2B组的乙型冠状病毒,其基因序列与SARS‐CoV‐1至少有70%的相似性,但存在足够差异,因此被视为一种新的人类感染性乙型冠状病毒(表1)。SARS‐CoV‐1与严重急性呼吸综合征冠状病毒2之间的基因组差异很可能导致其功能和发病机制的不同;因此,进一步研究可显著帮助填补这一空白。SARS‐CoV‐2的基因序列已于2020年1月10日共享,以便各国能够生产特异性诊断PCR检测方法,用于检测这种新型感染[5]。

严重急性呼吸综合征冠状病毒2与蝙蝠冠状病毒在全基因组水平上至少有96%的相似性,这种明显趋同似乎表明蝙蝠可能是原始宿主[6]。果子狸、蛇和穿山甲可能作为中间宿主的作用尚未排除,显然,追踪病毒传播路径对于防止未来进一步暴露和疫情暴发至关重要。

已在SARS‐CoV‐2 RNA序列中发现有限变异性,而SARS‐CoV‐2在系统发育上关联的冠状病毒的估计突变率与单链RNA病毒类别中的其他病毒相比属于中等至较高水平[7]。然而,目前尚未计算出SARS‐CoV‐2突变率的精确测量值,对其随时间推移的遗传进化的评估可能对预防、疫苗以及基于抗体的疗法开发方面的战略规划具有重要意义。

另一个重要关键点是体液免疫的作用,与其它冠状病毒一样,这种免疫力可能不够强或不够持久,无法使患者免于再次患病。

感染发生后,潜伏期估计为5到6天,最长可达14天[8]。然而,了解真实潜伏期有助于提高对免疫功能正常个体中无症状和亚临床感染率的估算准确性,从而提升检测COVID‐19病例的特异性。此外,这还可能显著改变全球疫情演变的预测模型。

从这个角度来看,最近发表的研究估计基本再生数为3.28,超过了世界卫生组织(WHO)最初估计的1.4至2.5[9]。基本再生数是病毒传播性的指标,表示在完全易感人群中,单一感染者所产生的新感染平均数量;因此,当该数值降至1以下时,疫情可视为受控。此外,有证据表明,严重急性呼吸综合征冠状病毒2可能在患者潜伏期内传播,而这些患者的症状短暂且非特异性;而在康复期患者的痰液中检测到高病毒载量的严重急性呼吸综合征冠状病毒2,引发了对康复后病毒长期脱落的担忧[10]。
在有症状的新型冠状病毒病患者中,病情可能在一周或更长时间内逐渐发展,最初为轻度症状,随后(在某些情况下)进展为呼吸困难和休克[11]。最常见的症状包括发热(几乎普遍存在)、咳嗽(可能伴有痰或无痰),而肌痛和乏力则相对常见[12]。

确诊患者的最新病死率为2.3%,在60岁及以上人群中的风险逐渐升高(60–69岁人群为3.6%;70–79岁人群为8%;80岁及以上人群为14.8%),合并症患者的风险也较高(健康人群的病死率为0.9%)[13]。此外,病死率似乎随时间推移呈下降趋势(2020年1月1日至10日为15.6%;2020年1月11日至20日为5.7%;2020年1月21日至31日为1.9%;2020年2月1日之后为0.8%),但这一现象可能是由于在一般人群中对“轻症”病例的检出增多,或疾病管理得到改善所致[14]。

不幸的是,截至目前,尚无针对严重急性呼吸综合征冠状病毒2的疫苗,而且人们意识到可能需要数月时间进行广泛测试,并确定疫苗安全性和有效性后才能广泛使用。同样,目前也没有单一的特异性抗病毒治疗;新型冠状病毒病的主要治疗方法是支持性治疗(例如支持性疗法和监测——氧疗和液体管理)。在过去几天中,正在评估使用重组干扰素(IFN)联合利巴韦林以及来自新型冠状病毒病康复者的血浆输注来治疗感染者,初步结果令人鼓舞[14]。

总之,显而易见的是,在短短几周内,国际科学界已致力于产生有充分依据的证据,以增进对新型冠状病毒病的流行病学、免疫病理学、预防和治疗的普遍认识。然而,关于这种新型冠状病毒仍存在许多疑问,同时人们相信,找到这些问题的答案并加以共享,可能成为应对潜在全球SARS‐CoV‐2暴发公共卫生控制的重大挑战。

【四轴飞行器】非线三自由度四轴飞行器模拟器研究(Matlab代码实现)内容概要:本文围绕非线三自由度四轴飞行器模拟器的研究展开,重点介绍了基于Matlab的建模仿真方法。通过对四轴飞行器的动力学特进行分析,构建了非线状态空间模型,并实现了姿态位置的动态模拟。研究涵盖了飞行器运动方程的建立、控制系统设计及数值仿真验证等环节,突出非线系统的精确建模仿真优势,有助于深入理解飞行器在复杂工况下的行为特征。此外,文中还提到了多种配套技术如PID控制、状态估计路径规划等,展示了Matlab在航空航天仿真中的综合应用能力。; 适合人群:具备一定自动控制理论基础和Matlab编程能力的高校学生、科研人员及从事无人机系统开发的工程技术人员,尤其适合研究生及以上层次的研究者。; 使用场景及目标:①用于四轴飞行器控制系统的设计验证,支持算法快速原型开发;②作为教学工具帮助理解非线动力学系统建模仿真过程;③支撑科研项目中对飞行器姿态控制、轨迹跟踪等问题的深入研究; 阅读建议:建议读者结合文中提供的Matlab代码进行实践操作,重点关注动力学建模控制模块的实现细节,同时可延伸学习文档中提及的PID控制、状态估计等相关技术内容,以全面提升系统仿真分析能力。
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