該研究結果發表在《Nature Microbiology》上。

“我們捕捉到了自然感染期間SARS-CoV-2如何在人體內復制和脫落的最完整、高分辨率、定量的畫面。沒有其他類似的數據。該研究揭示了感染的幾個方面，這些方面對公共衛生和基礎生物學都很重要，”芝加哥大學微生物學教授Christopher B. Brooke說道。他跟微生物學和統計學教授Pamela P. Martinez和病理生物學教授Rebecca L. Smith一起領導這項研究。

這項研究源于SHIELD: Target, Test, Tell倡議，即伊利諾伊大學的COVID-19應對計劃。該計劃于2020年秋季開始對工作人員、學生和教職員工每周進行兩次測試。伊利諾伊州的研究人員意識到，測試數據可能是一個關于感染過程的信息寶庫：如不同的SARS-CoV-2變體的復制速度以及個人清除感染的能力有何不同。

美國國家衛生研究院出面資助了比較PCR測試--擴增和檢測病毒RNA、快速抗原測試--尋找與病毒相關的蛋白質的工作。這筆資金使得這項研究的其他方面成為可能。

從最初的陽性測試的24小時內開始，研究小組每天從COVID-19感染測試呈陽性的成年人那里采集了鼻腔和唾液樣本。該研究的60名參與者的年齡從19歲到73歲不等。該研究對每個人進行了長達14天的跟蹤。

Brooke表示，確定受感染的人可能會在他們的唾液或鼻腔等處脫落多長時間的病毒，這是了解病毒如何在人群中傳播和持續存在的關鍵。為了做到這一點，該團隊還使用了病毒培養法來測量他們樣本中傳染性病毒的脫落情況。“僅僅因為你通過PCR或抗原測試看到了病毒的信號并不意味著那里確實有可能復制和脫落并傳播給其他人的活病毒。”

洛斯阿拉莫斯國家實驗室的合作者、該論文的第一作者Ruian Ke使用了各種數學模型來幫助研究小組了解數據如何反映潛在的感染過程并確定了影響感染過程的因素。

這項工作顯示，一些人只在一兩天內流出活病毒，而另一些人則持續流出病毒長達九天。

“基于這一發現，我們預測那些病毒脫落超過一周的人將會比那些只有一兩天可檢測到活病毒的人有更大的傳播風險，” Brooke說道。

Martinez則稱：“這是一個非常關鍵的發現。人們已經觀察到病毒傳播是異質的，但大多數人把這些差異歸結為個人行為。我們假設超級傳播者不那么謹慎或跟更多人接觸。這表明內在的感染動力學也發揮了重要作用。”

研究人員還發現，病毒基因組負荷--可通過PCR技術檢測--在唾液樣本中比在鼻拭子中更早達到峰值。

研究人員寫道，這表明唾液可能作為早期檢測感染的一個優越的采樣點。

科學家們在SARS-CoV-2病毒的早期循環變種和阿爾法變種的感染動態中沒有看到有意義的差異。研究人員指出，這表明阿爾法變種的較高傳播性不能用較高的病毒負荷或延遲清除來解釋。

研究小組看到人們的癥狀和感染過程之間沒有有意義的關聯。Brooke指出，雖然人們通常認為那些有更多癥狀的人可能更具感染性，但這可能并不總是正確的。值得注意的一點是，這部分研究的意義可能受到一些限制，因為研究中的所有參與者要么沒有癥狀要么癥狀輕微且沒有人住院。

“總的來說，這項研究有助于解釋為什么有些人比其他人更容易傳播SARS-CoV-2，”Brooke說道。