阻止疾病的爆發(fā)取決于大量數(shù)據(jù)，例如什么使得合適的宿主以及病原體如何傳播。但是，收集這些數(shù)據(jù)對(duì)于世界偏遠(yuǎn)地區(qū)的疾病或涉及野生動(dòng)物的流行病來說可能很困難。普林斯頓大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究發(fā)表在“ 皇家學(xué)會(huì)界面雜志”上，探討了一種研究流行病的方法，其中很難獲得細(xì)節(jié)。研究人員分析了2013年爆發(fā)的海豚麻疹病毒 - 一種與人類麻疹病毒屬于同一家族的潛在致命病原體 - 導(dǎo)致超過1,600只寬吻海豚在2015年前沿美國大西洋沿岸滯留。因?yàn)榭茖W(xué)家能夠只有在海豚被沖上岸后觀察海豚，對(duì)這種疾病如何傳播并在野外持續(xù)存在知之甚少。

研究人員使用泊松過程 - 一種用于模擬疾病傳播隨機(jī)性的統(tǒng)計(jì)工具 - 從稀疏數(shù)據(jù)中確定海豚麻疹病毒如何傳播。他們發(fā)現(xiàn)，個(gè)體寬吻海豚可能在一個(gè)月內(nèi)具有傳染性，并可將疾病傳播數(shù)百英里，特別是在季節(jié)性遷徙期間。2013年，疾病傳播的高度發(fā)生在夏季結(jié)束時(shí)，弗吉尼亞州弗吉尼亞海灘附近的一個(gè)地區(qū)，多個(gè)遷徙的海豚群被認(rèn)為是跨越路徑。

在下面的訪談中，第一作者，生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)研究生Sinead Morris解釋了研究人員對(duì)海豚麻疹病毒爆發(fā)的了解，以及泊松過程如何幫助科學(xué)家了解人類流行病。莫里斯是合著者Bryan Grenfell，Princeton的Kathryn Briger和Sarah Fenton生態(tài)與進(jìn)化生物學(xué)和公共事務(wù)教授的研究小組。

問：泊松過程如何間接跟蹤觀察到的流行病以及它克服了哪些具體挑戰(zhàn)?

答：間接觀察流行病建模的主要挑戰(zhàn)之一是缺乏數(shù)據(jù)。在我們的案例中，我們獲得了所有被發(fā)現(xiàn)擱淺在岸上的受感染海豚的信息，但沒有關(guān)于被感染但沒有被束縛的個(gè)體數(shù)量的數(shù)據(jù)。泊松過程的優(yōu)勢(shì)在于其簡(jiǎn)單的框架意味著它可用于提取關(guān)于疾病如何在空間和時(shí)間上傳播的重要信息，盡管有這樣的不完整數(shù)據(jù)。從本質(zhì)上講，這個(gè)過程的工作方式是跟蹤個(gè)體海豚被困的地點(diǎn)和時(shí)間，然后在流行病的每個(gè)新點(diǎn)，它使用之前發(fā)生的事情的歷史來預(yù)測(cè)將來會(huì)發(fā)生什么。例如，受感染的個(gè)體更有可能將疾病傳播給距離很近的其他個(gè)體，而不是遠(yuǎn)處的個(gè)體。因此，通過跟蹤所有這些感染，該模型可以確定新感染的最大風(fēng)險(xiǎn)將在何時(shí)何地。

問：為什么選擇2013-15爆發(fā)的海豚麻疹病毒進(jìn)行研究，這項(xiàng)工作提供了哪些關(guān)鍵見解?

答：最近爆發(fā)的海豚麻疹病毒沿著大西洋西北海岸從紐約迅速蔓延到佛羅里達(dá)州，導(dǎo)致沿海寬吻海豚種群大量死亡。盡管這種疾病可能產(chǎn)生明顯的不利影響，但人們?nèi)匀恢跎?。因此，我們?duì)流行病建模的目的是獲得有關(guān)病毒如何傳播的急需信息。我們發(fā)現(xiàn)，海豚可能在24天內(nèi)具有傳染性，并且可以在這段時(shí)間內(nèi)行走相當(dāng)長(zhǎng)的距離(最多220公里，或137英里)。這很重要，因?yàn)檫@種長(zhǎng)距離運(yùn)動(dòng) - 例如，在季節(jié)性遷徙期間 - 可能會(huì)從感染者到未感染者創(chuàng)造許多傳播機(jī)會(huì)，并因此可能促進(jìn)病毒在大西洋沿岸的快速傳播。

問：這種模式可以用于人類流行病嗎?

答：泊松過程框架最初是為了模擬地震的發(fā)生而開發(fā)的，并且已經(jīng)被用于各種其他環(huán)境中，這些環(huán)境也容易受到噪聲，間接觀察到的數(shù)據(jù)的影響，例如城市犯罪分布。為了模擬海豚麻疹病毒，我們調(diào)整了框架以納入更多的生物學(xué)信息，類似的技術(shù)也被用于模擬人類的腦膜炎球菌病，這可能導(dǎo)致腦膜炎和敗血癥。通常，表征人類流行病的數(shù)據(jù)比我們對(duì)該項(xiàng)目的數(shù)據(jù)更詳細(xì)，因此，可以更廣泛地使用可以包含更大復(fù)雜性的模型。但是，我們希望我們的方法能夠刺激在流行病學(xué)系統(tǒng)中更多地使用泊松過程模型，這些系統(tǒng)也會(huì)受到間接觀察到的數(shù)據(jù)的影響。