每年流感季，我们总会发现一个令人困惑的现象：同样感染流感，有的人只是轻微不适，几乎不会传给身边人；有的人却成了 “超级传播者”，一人感染就能引发聚集性疫情。究竟是什么造成了这种传播能力的天壤之别？
一项发表在顶级期刊 Cell上的最新研究，给出了迄今为止最清晰、最直接的答案——感染流感的人会向空气中排出具有感染性的活病毒，而不同个体排出的活病毒量，差异最高可达三个数量级（千倍以上）！这项研究通过受控人体感染模型，首次完整追踪了流感病毒从感染者体内到呼出空气的全过程，同时破解了病毒遗传多样性在传播中的变化规律，为流感的空气传播机制、超级传播现象的成因，提供了颠覆性的新见解。
长期以来，检测空气中的活流感病毒，一直是呼吸道病毒研究领域的核心技术瓶颈。我们很容易通过 PCR 技术在空气中检测到流感病毒的 RNA，但常规的空气采样设备往往会在收集过程中破坏病毒结构，根本无法判断捕获的病毒是否还具备感染新宿主的能力，也就无法真正量化感染者的传播风险。
为了攻克这一难题，研究团队开发了一套名为模块化流感采样隧道（Modular Influenza Sampling Tunnel, MIST）的全新系统，它的核心创新在于，让感染者呼出的呼吸道气溶胶颗粒直接沉降到铺满活细胞的培养板上，在捕获颗粒的同时最大程度保留了病毒的感染性。
这套长约 85 厘米的隧道内，沿气流方向依次排列了多块细胞培养板，配合隧道末端的专业气溶胶采样设备，既能捕获 30-100μm 的大粒径飞沫，也能收集直径小于 2μm、能长时间悬浮在空气中的细气溶胶，同时搭配水敏纸精准记录颗粒的粒径和沉降距离，实现了全粒径范围呼吸道颗粒的同步捕获与活病毒定量。
研究团队还用已知感染性的病毒气溶胶完成了系统验证，证实 MIST 能稳定回收不同粒径的活流感病毒，彻底填补了传统采样方法的技术空白。“测量空气中的传染性病毒极其困难，现有方法要么只能计数颗粒数量、要么只能检测病毒遗传物质，却无法判断病毒是否还具备感染活性。” 该研究的共同通讯作者、弗吉尼亚理工学院土木与环境工程系 Linsey C. Marr 博士表示，“MIST 系统让我们第一次能把人呼出的活病毒，和它实际的传播能力直接关联起来。”
为了精准追踪感染全过程中，病毒载量、症状和空气排毒的动态变化，研究团队采用了金标准级别的受控人体流感感染模型。24 名健康成年志愿者参与了这项研究，其中 10 人通过鼻内黏膜雾化装置，接种了 5.5 log₁₀ TCID₅₀（半数组织培养感染剂量，衡量病毒滴度的核心指标）的甲型 H3N2 流感病毒，另外 14 人通过气溶胶吸入的方式接种了不同剂量的同株病毒。
所有受试者都在专门的医院临床试验单元接受 24 小时密切监测，研究人员在感染后的数天内，分别在受试者说话、咳嗽、打喷嚏时重复采集空气样本，同时同步收集鼻咽拭子、前鼻拭子、口腔拭子和唾液样本，完成活病毒定量和全基因组测序。最终，共有 14 名受试者被 PCR 确认感染并纳入核心分析，所有受试者均未出现严重症状或并发症。
“人体挑战研究为我们提供了一个独一无二的窗口，能完整观察感染在人体中逐日的发展变化，这在自然感染中几乎不可能实现。” 该研究的临床主要研究者、埃默里大学 Hope Clinic 主任 Nadine G. Rouphael 博士表示，“这种方法让我们能安全、精准地把患者症状、病毒在体内的变化，和最终的传播风险关联起来，研究结果能直接为公共卫生决策提供依据。”
这项研究最核心的发现，就是感染者之间活病毒排出能力的巨大异质性。研究人员观察到，受试者向空气中排出的活流感病毒量，以 PFU（空斑形成单位，衡量活病毒数量的金标准）计算，差异最高可达三个数量级——有的人几乎检测不到排出的活病毒，而有的人单次采样就能排出大量具备感染性的病毒颗粒。活病毒的排出最早在接种后第 2 天就能被检测到，最晚可持续到接种后第 6 天。除了少数特殊个体外，咳嗽、打喷嚏带来的活病毒排出量，远高于正常说话，部分受试者在咳嗽、打喷嚏时，携带活病毒的颗粒甚至能飞到隧道最远端，也就是距离口腔 85 厘米的位置。同时，研究证实呼吸道飞沫的总体积和活病毒排出量显著相关，但这并非唯一决定因素：有受试者即便飞沫体积低于检测下限，依然排出了高载量的活病毒，这也说明个体间的病毒复制、排毒差异，才是传播能力不同的核心。
更关键的是，研究推翻了我们长期以来的一个认知误区：鼻腔里的病毒载量，并不是预测感染者传播风险的最佳指标。通过线性混合效应模型分析，研究团队发现，无论是鼻咽拭子还是前鼻拭子的活病毒载量，都和空气中排出的活病毒量呈显著正相关，但唾液中的活病毒载量，对空气传播风险的预测能力，要远优于鼻腔样本（模型 AIC 值分别为 181.06 和 193.37，AIC 值越低，预测准确性越高）。
同时研究还发现，流感病毒在人体内的分布存在极强的空间异质性：同一个感染者体内，鼻腔、鼻咽、口腔、唾液等不同部位的病毒载量、种群遗传组成，都可能存在巨大差异，比如有的受试者唾液里的病毒变异，在鼻腔样本中完全检测不到，这说明病毒在口腔和鼻腔之间的传播与混合是高度受限的，而唾液中的病毒复制与排毒，才是驱动空气传播的核心。研究中重点关注的NP和PA基因上的关键变异，能高效地从宿主体内转移到呼出的气溶胶颗粒中，也进一步印证了口腔病毒种群对空气传播的重要影响。
通过对呼出空气、鼻腔、口腔样本中的病毒进行全基因组测序，研究团队还破解了流感病毒传播中的一个长期谜题：传播过程中的遗传瓶颈，究竟发生在哪个环节？此前的研究发现，流感在人际传播时会出现严格的遗传瓶颈，只有极少数病毒变异能成功感染新宿主，学界一直猜测，这是因为病毒排出时就丢失了大部分遗传多样性。但这项研究给出了完全相反的答案：感染者体内检测到的病毒变异中，有 34.2% 都能在呼出的气溶胶活病毒中找到，而且同一个变异往往出现在隧道的多个培养板上，说明这些变异稳定存在于多个独立的感染性颗粒中，并非偶然检出。
“我们对呼出颗粒中保留的病毒多样性感到非常震惊，” 该研究的共同通讯作者、埃默里大学微生物学与免疫学 Anice C. Lowen 博士表示，“这直接告诉我们，流感传播中看到的严格遗传瓶颈，根本不是发生在病毒离开人体的时候，而是发生在病毒排出之后、新宿主建立感染的过程中。”
除此之外，研究还首次直接证实，流感症状的严重程度，和感染者排出的活病毒量高度相关。数据显示，受试者的每日平均症状评分，与传染性气溶胶的排出量呈显著正相关，其中流鼻涕、鼻窦充血、头痛、身体酸痛、疲劳这几类症状，和活病毒排出的关联最强。这一结论也直接印证了，有症状的流感患者，比无症状或轻症感染者，更易造成病毒的人际传播，也为流感季 “轻症戴口罩” 的公共卫生建议，提供了最直接的实验证据。
这些发现，完美解释了流感传播中极不均衡的 “超级传播” 现象。数据显示，流感在家庭中的续发率仅 5%-20%，和新冠、SARS 等呼吸道病毒类似，存在极强的传播异质性，而这项研究发现的个体间千倍级的活病毒排出差异，正是这种现象的核心驱动因素之一。少数 “超级排毒者” 排出的大量活病毒，足以推动不成比例的聚集性传播。同时，这项研究也为流感防控提供了全新的思路：MIST 系统为评估通风、口罩佩戴、空气消毒等防控措施的实际效果，提供了可量化的实验平台；而唾液病毒载量作为传播风险的核心预测指标，也为未来的流感筛查、传播风险预警，提供了新的靶点。
更重要的是，这套 MIST 系统并非只适用于流感，它可以直接拓展到新冠病毒、呼吸道合胞病毒（RSV）等其他呼吸道病原体的空气传播研究中，为应对未来新发呼吸道传染病的大流行，提供了关键的技术工具。目前，研究团队已公开了 MIST 系统的全套设计图纸、研究的原始测序数据和分析代码，全球研究者都可以直接使用这套系统开展相关研究。
研究团队也在论文中坦诚了研究的局限性：这项研究只聚焦了流感传播的第一个环节——病毒从感染者体内的排出，而排出的病毒能否成功感染新宿主，还需要后续的传播链研究进一步验证；同时研究的样本量较小，受试者接种的病毒剂量和途径，也和自然感染存在一定差异，这些结论还需要更大规模的自然感染队列研究来进一步证实。总而言之，这项Cell研究，第一次让我们真正 “看清” 了流感病毒从感染者口中呼出的全过程，不仅破解了流感超级传播的核心谜题，也为呼吸道病毒的空气传播研究，打开了全新的大门。
参考文献：
Nahara Vargas-Maldonado et al, Controlled human influenza infection reveals heterogeneous expulsion of infectious virus into air, Cell (2026). DOI: 10.1016/j.cell.2026.02.025.
来源 | 生物谷
编辑 | VOX
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