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코로나바이러스 2019로 인한 동아시아의 역학적 상황에 대한 계통역학 분석

A phylodynamic analysis of epidemiological situation of East Asia due to the coronavirus disease of 2019

미생물학회지 2020년 56권 3호 p.241 ~ 253
최상철,
소속 상세정보
최상철 ( Choi Sang-Chul ) - Sungshin Women’s University Department of Biotechnology

Abstract

코로나 바이러스 2019, 즉 코로나-19는 전세계적으로 많은지역에 엄청난 경제적 손실과 정신적인 스트레스를 야기해오고 있다. 중국 중앙 지역에서 발생한 코로나-19는 중국 본토의 다른 지역과 중국 주변 지역으로 빠르게 퍼져나갔다. 중국동쪽의 일본, 한국, 대만의 세 주변 지역은 각각 코로나-19에대한 최초 확진을 2020년 1월 중순 즈음에 각각 보고하였다. 이렇게 심각한 폐렴을 일으키는 병원체는 사람에게 감염시키는 코로나바이러스인 SARS-CoV-2이다. 코로나-19 발생 후, SARS-CoV-2 유전체 서열은 GISAID라는 데이터베이스에아주 빠르게 저장되어 코로나-19 문제 해결에 도움을 주고 있다. 본 논문에서 베이지언 통계 방법으로 계통학 소프트웨어인 BEAST2에 구현된 계통역학 모델을 사용하여 동아시아 세지역의 코로나-19 환자로부터 샘플한 바이러스 유전체에서계통학적이고 역학적인 신호를 감지한다. 이 세 지역의 코로나-19 바이러스 역학적 유래 날짜와 기본재생산수를 유추하고 비교한다. 그리고, 동아시아에서 샘플한 서열의 수가 적기때문에 데이터로부터 임의 샘플에 대한 계통역학 분석의 민감도를 평가하였다. 이렇게 2020년 2월 27일 이전에 샘플한 바이러스 유전체를 분석한 결과, 코로나-19 대유행 초기 한국의재생산수는 1보다 크다는 것을 밝혔으며 이는 당시 한국의 코로나-19 확진자 수는 급격히 증가했던 사실과 일치한다.

The coronavirus disease of 2019, COVID-19, has been causing devastating economic losses and mental health stress to societies around the world. An outbreak in the central region of China proceeded to spread to the rest of mainland China and its neighboring regions. Three locales of Japan, South Korea, and Taiwan, mainland China’s neighbors to the east, each reported their index cases of COVID-19 around mid-January 2020. The etiological agent of the severe pneumonic disease is a humaninfecting coronavirus, severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). SARS-CoV-2 genome sequences that are collected at a high rate are available at the Global Initiative on Sharing All Influenza Data (GISAID) to help the fight against COVID-19. Here, we detect phylogenetic and epidemiological signals in viral genomes sampled from COVID-19 patients in the three locales of East Asia using phylodynamic models implemented in a Bayesian statistical method of BEAST2 software. We estimate and compare the dates of epidemic origin and the basic reproductive number in the three locales. Because the phylodynamic sample from East Asia was small, the sensitivity of the phylodynamic analysis to random sampling from the data was evaluated. Consistent with the early surge of the COVID-19 cases in South Korea, we analyzed viral genomes isolated before February 27, 2020 and found that, during the early period of the pandemic, the basic reproductive number for South Korea was greater than one.

키워드

Bayesian inference; COVID-19; genomic epidemiology; Markov chain Monte Carlo; SARS-CoV-2

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