Early and accurate prediction of COVID-19 hospitalization risk - methodological framework for pandemic preparedness

当像 SARS-CoV-2 这样的病毒在人群中传播时，医生和公共卫生官员最紧迫的问题不仅是谁被感染了，而是谁会变得病情危重。在疫情初期，由于缺乏可靠的方法来判断哪些患者需要进入重症监护室，哪些患者可以在家康复，医院往往处于超负荷状态。目前的指南通常依赖于年龄或体重等广泛因素来决定谁应该接受早期治疗，但这些线索并不完美。一种更好的方法是寻找在感染后极短时间内出现的体内特定信号，将其作为一种早期预警系统。这些被称为“生物标志物”的信号是血液中可测量的物质，反映了免疫系统对病毒的反应。如果医生能够快速识别这些信号，他们就能更有效地进行分诊，确保高风险患者立即获得救命治疗，而其他人则可以在家中安全观察。

来自德国和法国的一个研究小组致力于通过研究 201 名从未接种过该病毒疫苗且此前未感染过的人群，来寻找这些早期信号。科学家们招募这些个体的时间是在他们检测出 SARS-CoV-2 阳性的当天，或是在确诊后的第一周内。在几周的时间里，研究小组从每个人身上采集了血液样本，以测量广泛的化学标记物，包括标准血检结果和特定的免疫蛋白（称为细胞因子）。他们追踪了这些水平随患者病情演变的过程，并将最终需要住院的患者与留在居家观察的患者的血液图谱进行了对比。其目标是观察是否可以通过这些血液标记物的特定组合，在疾病变得严重之前预测其病程。

研究发现，仅靠观察一个人的年龄或身体质量指数并不能成为区分住院患者与非住院患者的强有力预测指标。虽然高龄和高体重在住院组中确实更为常见，但血液化学成分提供了更清晰的图景。研究人员发现，有两种特定的标记物脱颖而出：一种是名为乳酸脱氢酶的蛋白质，它指示细胞压力；另一种是名为白介素-6 的信号蛋白，它是人体炎症反应的一部分。当这两种标记物中的任何一种在诊断后不久出现在血液中高水平时，都是患者面临住院风险的有力迹象。事实上，这两种标记物的组合如此准确，以至于它正确识别了所有最终住院的患者，同时也正确识别了几乎所有未住院的患者。

除了预测谁需要住院床位外，该团队还希望了解如何区分那些症状轻微的人与那些会发展为中度疾病（即使最终并未住院）的人。为此，他们专注于另一组免疫信号。他们发现，涉及四种不同免疫蛋白（干扰素-α、干扰素-γ、白介素-6 和白介素-8）的特定模式，可以可靠地将轻症病例与中症病例区分开来。这种模式对于在症状出现后前六天内接受检测的患者非常有效。研究人员指出，无论患者感染的是哪种病毒变异株（包括 Omicron 变异株），这些发现都是一致的，并且这种预测能力在考虑到性别或是否患有糖尿病等因素后依然成立。

研究人员还追踪了这些标记物随时间的变化情况。他们观察到，在最终住院的患者中，压力和炎症标记物的水平持续数周保持在高位，而在轻症患者中，这些水平则迅速下降。这表明，人体对病毒的初始反应是一个关键的干预窗口。如果患者在诊断后立即表现出这些特定标记物的高水平，则表明其正朝着重症化的轨迹发展，而这种轨迹可能通过早期治疗得到遏制。研究结论认为，通过在诊疗点测量仅有的几种此类血液标记物，医生可以做出高度准确的未来健康需求预测。这种方法提供了一种超越猜测和人口统计学假设的方式，为决定谁在流行病期间需要紧急医疗关注提供了具体的生物学依据。