基於病毒學文獻數據集的冠狀病毒檢測情報分析

浙江大學文獻信息分析與應用中心聯合中國工程院知識中心中國工程科技機構與專家庫課題組基於Web of Science數據庫,利用關鍵詞對法構建發佈了病毒學研究文獻數據集。該數據集涵蓋了病毒學領域2003-2018的研究文獻322094篇,我們聯合浙江省科技項目管理服務中心,利用上述數據集就“冠狀病毒檢測”進行了一些文獻計量分析,希望有助於學者的進一步合作與研究。

冠狀病毒檢測數據集構建

經文獻調研和專家意見,關於冠狀病毒及病毒檢測的關鍵詞主要有:

1. 冠狀病毒:Coronaviruses,2019-nCoV,SARS-Cov-2,COVID-19;

2. 熒光定量PCR檢測技術:RT-PCR, qPCR, rRT-PCR;

3. 數字PCR檢測技術:digtial PCR, dPCR;

4. 新一代測序/二代測序檢測技術:Next generation sequencing,NGS;

5. 三代測序檢測技術:Nanopore,Picbio;

6. 元基因組下一代測序檢測技術:mNGS(Metagenomic next generation sequencing);

7. CT掃描檢測技術:Computed Tomography,CT。

將以上關鍵詞與“virus”和“detection”等組合成58對關鍵詞對

以58對關鍵詞對為檢索式,在前述病毒學文獻數據集中檢索標題、作者關鍵詞和摘要字段,命中文獻2613篇,進行作者、機構、國別等信息的拆分,共獲取15169多條作者機構信息。

基於以上文獻提取關鍵詞,利用荷蘭萊頓大學科技研究中心(The Centre for Science and Technology Studies, CWTS)的Van Eck 和Waltman於2009年開發的一款基於JAVA的免費軟件VOSviewer,分析冠狀病毒“Coronavirus”與其他關鍵詞的共現網絡如圖1,可見其與SARS病毒(Severe Acute Respiratory Syndrome)、中東呼吸綜合徵冠狀病毒(MERS-CoV)、流感(influenza)、傳播(transmission)和干擾素(interferon)等密切相關。


基於病毒學文獻數據集的冠狀病毒檢測情報分析

圖1 冠狀病毒“Coronavirus”的關鍵詞共現網絡

進一步,將關鍵詞按照時間排序獲得全球冠狀病毒檢測文獻的關鍵詞時間演化圖如圖2。可以發現從2003年主要研究SARS和逆轉錄-聚合酶鏈反應(RT-PCR)檢測技術,到中期的研究炎症(Inflammation)、基因表達(Gene expression),再到近幾年的熱點:冠狀病毒(Coronavirus)、下一代基因測序(Next generation sequencing)和流感(Influenza)。最新的熱點只有中東呼吸綜合徵冠狀病毒(MERS-CoV),其他並未很集中的顯示(無紅色大節點的出現)。


基於病毒學文獻數據集的冠狀病毒檢測情報分析

圖2 全球冠狀病毒檢測研究文獻的關鍵詞時間演化圖

冠狀病毒檢測研究者分析

基於上述信息,我們發現2003年SARS之後,全球冠狀病毒檢測研究有一些統計學上的表現,其中發文排名前十的學者見表1,其中有三名學者來自香港大學,兩名學者來自德國波恩大學。如果跟之前分析的冠狀病毒研究領域的TOP10學者(表2)對比,有80%的重合度。可見冠狀病毒研究領域的重要方向就是檢測技術,而香港大學無疑佔據了十分重要的地位。


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利用VOSviewer軟件,可以顯示所有學者的合作者網絡(圖3)。其中排名第一的北卡羅來納大學“Baric, Ralph S.”與排名第九的範德堡大學“Denison, Mark R.”有密切合作(共同發文4篇),與排名第二的愛荷華大學“Perlman, Stanley”共同發文2篇,與排名第十的賓夕法尼亞大學“Weiss, Susan R.” 共同發文1篇。這四位作者的合作主要基於冠狀病毒(Coronavirus)、中東呼吸綜合徵冠狀病毒(MERS-CoV)、核穿梭蛋白(Nuclear Shuttle Protein, NSP)、刺突蛋白(Spike Protein)和基因組(Genome)等。

波恩大學的兩名學者“Drosten, Christian”和“Mueller, Marcel A.”合作密切,共同發文21篇,另外兩人也與排名第六的伊荷蘭拉斯姆斯大學醫學中心的“Haagmans, Bart L.”合作發文3篇。其研究重點主要是中東呼吸綜合徵冠狀病毒(MERS-CoV)、冠狀病毒(Coronavirus)、抗體(Antibody)、中東呼吸綜合徵冠狀病毒的一大宿主為駱駝(Camel)或單峰駱駝(Dromedary)、人畜共患病(Zoonotic)等。

香港大學的三位學者:袁國勇(Yuen,Kwok-Yung)、胡釗逸(Woo, Patrick C. Y.)和Lau, Susanna K. P.(劉嘉珮)共同發文17篇,合作緊密,體現了港大病毒研究的師承關係。另外,袁國勇與排名第二的愛荷華大學“Perlman, Stanley”也合作發文1篇。由此可知,全球冠狀病毒研究領域的專家互相之間合作廣泛,並沒有明顯的地域和機構障礙。


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圖3 全球冠狀病毒檢測研究的合作者網絡

冠狀病毒檢測研究機構分析

全球冠狀病毒檢測研究前10的研究機構見表3,其合作網絡可視化見圖4。發文機構排名第一的香港大學與中國科學院和美國的疾病控制中心CDC(Ctr Dis Control & Prevent)有密切的合作,如圖5所示。而表3中具有最高篇均被引的華盛頓大學應該具有很好的理論研究和儲備。


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圖4 全球冠狀病毒檢測研究的機構合作網絡


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圖5 香港大學的機構合作網絡

針對香港大學發文的65篇文獻分析其合作機構,其跨機構合作情況如表4所示。與廣東省疾病預防控制中心的合作最多,達6篇,其關鍵詞詞雲圖見圖6;其次與浙江大學和中國科學院各合作發文5篇,其關鍵詞詞雲圖見圖7和圖8;另外與9家機構合作發文3篇。港大與廣東的合作主要在冠狀病毒來源研究,而與浙江大學和中科院的合作都聚焦於MERS-CoV,同時與浙大還有關於H7N9的合作研究。


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圖6 香港大學與廣東省疾病預防控制中心合作論文關鍵詞詞雲圖


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圖7 香港大學與浙江大學合作論文關鍵詞詞雲圖


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圖8 香港大學與中國科學院合作論文關鍵詞詞雲圖

由表5可見,波恩大學與荷蘭的烏得勒支大學、德國傳染病研究中心都有緊密合作,分別共同發文9篇,其關鍵詞詞雲圖見圖9和圖10;同時與Euroimmun公司合作發文7篇,其關鍵詞詞雲圖見圖11。這些合作聚焦於MERS和抗體研究。

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圖9 波恩大學與荷蘭烏得勒支大學合作論文關鍵詞詞雲圖


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圖10 波恩大學與德國傳染病研究中心合作論文關鍵詞詞雲圖


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圖11 波恩大學與Euroimmun公司合作論文關鍵詞詞雲圖

全球冠狀病毒檢測研究的主要學者和機構分佈國家列於表6。


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冠狀病毒檢測研究熱點分析

對2613篇文獻被引次數前十的文章進行研究熱點分析(圖12),可見其形成了6個研究熱點。比如紅色節點部分(圖13)主要為冠狀病毒(Coronavirus)、牛細小病毒(Bovine parvovirus)、小鼠微小病毒(Minute virus of mice)、犬細小病毒(Canine MVC)、呼吸道病毒(Respiratory syncytial virus)的檢測鑑定,檢測技術包括基於核苷酸測序(Nucleotide sequencing)的DNA測序檢測手段。藍色節點部分(圖14)的主要為SARS病毒的研究,包括SARS病毒與信使RNA(Messenger RNA expression)之間的關係;羧肽酶(Carboxypeptidase)同源物和氨肽酶N(Aminopeptidase-N)是SARS病毒的細胞受體。綠色節點部分(圖15)主要是流感(Influenza)、登革熱(Dengue)、基孔肯雅熱(Chikungunya)和彎曲桿菌(Campylobacter)的診斷和治療等。


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圖12 被引次數TOP10文獻的研究熱點


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圖13紅色節點的研究熱點


基於病毒學文獻數據集的冠狀病毒檢測情報分析

圖14藍色節點的研究熱點


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圖15 綠色節點的研究熱點

從時間演化來看,研究熱點從2003年的各種病毒的檢測鑑定到基因檢測到2018年主要研究登革熱(Dengue)、基孔肯雅熱(Chikungunya)的診斷(圖16)。

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浙江大學信息資源分析與應用中心

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