COVID-19: Virology, Epidemiology & Prevention

COVID-19: Virology, Epidemiology & Prevention

1. ภาพรวม

• SARS-CoV-2 เป็น betacoronavirus RNA สายเดี่ยว (positive-sense, enveloped)
• ก่อนยุค COVID-19 มนุษย์มี coronavirus ที่ทำให้ common cold อยู่แล้ว 4 ชนิด (229E, HKU1, NL63, OC43) และ coronavirus ที่ทำให้โรครุนแรง 2 ชนิด (SARS-CoV, MERS-CoV)
• COVID-19 ทำให้เกิด excess deaths มหาศาลทั่วโลก โดยเฉพาะช่วงปี 2020–2021
• แม้ WHO ยุติภาวะ “Public Health Emergency” แล้ว (พ.ค. 2023) แต่เชื้อได้เปลี่ยนสถานะเป็นโรคประจำถิ่น (endemic) ที่ยังคงทำให้ผู้ป่วยสูงอายุและทารกป่วยหนักและนอน รพ. ได้มาก

---

2. Virology & Immunology

2.1 โครงสร้างและการเข้าสู่เซลล์

• ตัวรับหลักของ SARS-CoV-2 คือ ACE2 receptor
• เชื้อเกาะเซลล์ผ่าน spike protein – receptor binding domain (RBD)
• การเข้าสู่เซลล์ต้องอาศัยการ “priming” ของ spike โดย host protease
• สายพันธุ์ดั้งเดิมและ Delta พึ่ง TMPRSS2 → เข้าสู่เซลล์ด้วย membrane fusion ที่เยื่อหุ้มเซลล์ → replication เด่นที่ปอด
• Omicron ส่วนใหญ่ใช้ cathepsin-dependent endocytosis มากกว่า TMPRSS2 → tropism ไปทางทางเดินหายใจส่วนบนมากกว่า → อธิบายว่า แพร่ได้ง่ายแต่โรคปอดรุนแรงน้อยลง

2.2 เป้าหมายของ antiviral drugs

• RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) – remdesivir, molnupiravir, mindeudesivir
• 3CL protease (main protease) – nirmatrelvir/ritonavir, simnotrelvir/ritonavir, ensitrelvir

2.3 การกลายพันธุ์และ variants

• เชื้อพัฒนาโดย
• random mutation (แม้จะมี proofreading ทำให้ mutation rate ไม่สูงเท่า RNA virus บางชนิด)
• recombination ใน host ที่ติดเชื้อพร้อมกันหลายสายพันธุ์
• การติดเชื้อเรื้อรังในผู้ป่วย immunocompromised → สะสม mutation จำนวนมาก
• กลไกที่ให้ “selective advantage”
• เพิ่ม replication fitness (เช่น D614G, N501Y)
• immune evasion – หลบเลี่ยง neutralizing Ab

Pre-Omicron variants

• Alpha (B.1.1.7) – transmissibility สูงขึ้น 50–75% จาก wild-type
• Beta, Gamma – เด่นเรื่อง immune escape มาก
• Delta – transmissibility สูงที่สุดในช่วงก่อน Omicron และเพิ่มความรุนแรงโดยรวม

Omicron (B.1.1.529) และ sublineages

• มี mutation จำนวนมากใน spike (~34 ตำแหน่ง) → เปลี่ยนแปลง antigenicity ชัดเจน
• Transmissibility:
• R0 จากเดิม ~2.5 (original) → ~5 (Delta) → >8 (Omicron)
• Tropism ทางเดินหายใจส่วนบนทำให้แพร่ตัวง่าย
• Immune evasion:
• ประสิทธิภาพของ neutralizing Ab จาก infection หรือ vaccine เดิมลดลงอย่างมาก
• Sublineages เช่น BA.4/BA.5, JN.1, KP.3 ฯลฯ มี immune escape เพิ่มเติม → ลดผลของ monoclonal Ab รุ่นเก่า
• Cellular immunity:
• T-cell response ส่วนใหญ่ยัง “cross-reactive” ได้ดี → ยังช่วยกัน severe disease แม้หลบ Ab ได้
• Clinical phenotype:
• มักมีอาการทาง upper airway เด่น (เช่น sore throat)
• Loss of taste/smell พบน้อยลง
• ส่วนใหญ่ข้อมูลชี้ว่า ความรุนแรงเฉลี่ยต่ำกว่า Delta (ทั้งจาก immunologic background และ intrinsic virulence ที่ลดลง)

2.4 Immune response หลังติดเชื้อ

• Humoral immunity
• ส่วนใหญ่เกิด Ab ต่อ spike/RBD และมี neutralizing activity
• Titers ลดลงในช่วงหลายเดือน แต่อาจตรวจพบได้ ≥12 เดือนในบางราย
• ผู้ป่วยอาการรุนแรงมักมี Ab สูงกว่ากลุ่ม mild
• Memory B cell และ long-lived plasma cell พบได้ → บ่งชี้ memory humoral immunity ระยะยาว
• Cell-mediated immunity
• มีทั้ง CD4+ และ CD8+ T-cell responses ต่อ SARS-CoV-2 (infection และ vaccine)
• มีบทบาทสำคัญต่อการป้องกัน severe disease โดยเฉพาะเมื่อ neutralizing Ab ลดลงหรือ variant มี immune escape

---

3. Epidemiology

• เชื้อกระจายทั่วโลก ทุกทวีป และพบตลอดทั้งปี
• ในเขตอบอุ่นมีแนวโน้ม peak ช่วงฤดูหนาว (แต่ยังพบเคสประปรายทั้งปี)
• กลุ่มเสี่ยง severe disease:
• อายุสูง, multimorbidity
• immunocompromised
• pregnancy
• ไม่มีภูมิคุ้มกันจาก vaccine หรือ infection มาก่อน

Reinfection

• reinfection พบได้บ่อย โดยเฉพาะ >6 เดือนหลัง infection ครั้งแรก
• มักติดเชื้อคนละ sublineage กับการติดเชื้อเดิม
• โดยทั่วไป reinfection อาการมักเบากว่า episode แรก และความเสี่ยง severe/hospitalization ลดลงอย่างมาก แต่
• severe หรือ fatal reinfection ยังพบได้ โดยเฉพาะในกลุ่ม immunocompromised (เช่น malignancy, ผู้รับ transplant)

---

4. Transmission

4.1 เส้นทางหลัก: Airborne / Respiratory

• หลักฐานชัดเจนว่า SARS-CoV-2 เป็น airborne-dominant
• แพร่ผ่าน aerosol ขนาดเล็กลอยในอากาศ (ไม่ใช่แค่ “large droplets”)
• เสี่ยงสูงในที่ปิด อากาศไม่ถ่ายเท ใกล้ชิดกันนาน
• Long-range transmission เกิดได้ในสภาพแวดล้อมที่ airflow พา aerosol ไปไกล เช่น
• ระบบระบายอากาศไม่ดี หรือ air current พัดจากผู้ป่วยไปยังคนอื่น
• ปัจจัยสำคัญ:
• viral load สูงในทางเดินหายใจ
• close contact + poor ventilation
• duration ของ exposure

4.2 ระยะเวลาแพร่เชื้อ / Viral shedding

• คนส่วนใหญ่แพร่เชื้อมากที่สุดใน 7–10 วันแรกของอาการ
• wild-type/Delta: peak infectiousness ประมาณ 2 วันก่อนถึง 1 วันหลังเริ่มอาการ
• Omicron: peak viral load มัก 3–6 วันหลังเริ่มอาการ และ shedding ได้หลายวัน แต่ โดยมากไม่เกิน 10 วัน ในคน immunocompetent
• การตรวจพบ viral RNA นาน (RT-PCR positive หลายสัปดาห์–เดือน) ไม่ได้หมายถึงยังแพร่เชื้อได้
• infectious virus มักไม่พบเมื่อ viral load ต่ำหรือ Ct สูง
• Immunocompromised:
• อาจมี infectious virus นานหลายสัปดาห์–เดือน → เป็นแหล่งเกิด mutation และ variant ใหม่ได้

4.3 ความเสี่ยงตามลักษณะ exposure

• Highest risk:
• household contact (โดยเฉพาะ spouse/partner)
• congregate settings (LTCF, รพ. ถ้า PPE ไม่เหมาะสม, shelter, detention, dormitory, โรงงาน, เรือสำราญ)
• indoor social gatherings, ร้านอาหาร/สถานบันเทิง (mask off + poor ventilation)
• prolonged travel ร่วมกับผู้ติดเชื้อ (รถ/เครื่องบิน/รถไฟ)
• Outdoor setting: risk ต่ำกว่ามาก ยกเว้นแออัดและใกล้ชิดมาก

4.4 Superspreading

• Transmission มีความ “heterogeneous” – คนส่วนน้อยก่อให้เกิด secondary cases ส่วนใหญ่
• Superspreading event มักเกิดใน
• ห้องปิด อากาศไม่ดี
• crowd density สูง
• กิจกรรมที่สร้าง aerosol มาก (เช่น ร้องเพลง ตะโกน)

4.5 Asymptomatic / Presymptomatic transmission

• เกิดได้ทั้งจาก
• ผู้ที่ยังไม่มีอาการแต่จะป่วย (presymptomatic)
• ผู้ที่ไม่มีอาการเลย (persistently asymptomatic)
• Secondary attack rate จากผู้ “มีอาการ” สูงกว่าจากผู้ไม่มีอาการ แต่ asymptomatic ก็ยังแพร่ได้
• Omicron: presymptomatic period สั้นลง → สัดส่วนการแพร่เชื้อช่วงก่อนมีอาการอาจลดลงเล็กน้อย แต่ยังมีความสำคัญ

4.6 เส้นทางอื่น (บทบาทน้อย)

• Fecal-oral: พบ RNA ใน stool ได้ แต่บทบาทจริงในการแพร่โรคน่าจะต่ำ
• Bloodborne: พบ RNA บ้างแต่โอกาสแพร่เชื้อทางเลือดต่ำมาก
• Surface contamination (fomites): virus อยู่บนพื้นผิวได้หลายชั่วโมง–วัน แต่ถูกทำลายได้ง่ายด้วย disinfectant ที่มี alcohol ≥60–70% → ปัจจุบันเชื่อว่าเป็น minor route
• Animal-to-human: พบในบางชนิด (เช่น mink, hamster, cat, deer) แต่โดยรวมไม่ใช่ตัวขับเคลื่อนหลักของการระบาดในคน

---

5. Prevention

5.1 Infection control ในโรงพยาบาล

• เน้น:
• source control (masking ผู้ป่วย/ผู้มาเยี่ยมตลอดเวลา)
• adequate ventilation / air changes
• PPE ตามความเสี่ยงหัตถการ (droplet vs aerosol-generating)
• การจัด cohort/ห้องเดี่ยวสำหรับผู้ติดเชื้อ
• รายละเอียดปลีกย่อยในแต่ละ รพ. ปรับตาม guideline ท้องถิ่น

5.2 Personal preventive measures

ใช้หลัก “layered protection” – วัคซีน + หน้ากาก + ระบายอากาศ + hygiene + test & isolate

• Vaccination
• เป็นมาตรการหลักของ pre-exposure prophylaxis
• ป้องกัน infection ได้ดีสุดในช่วงก่อนมี variant immune escape
• ปัจจุบันแม้ประสิทธิภาพกันติดเชื้อทุกชนิดลดลง แต่ยังป้องกัน severe disease, hospitalization, death ได้อย่างชัดเจน โดยเฉพาะถ้า booster ตาม schedule
• Ventilation
• เปิดหน้าต่างประตู
• exhaust fan เป่าอากาศออกนอกห้อง
• ใช้ portable HEPA filter
• Hand hygiene & respiratory etiquette
• ล้างมือด้วยสบู่หรือ alcohol-based hand rub (≥60% alcohol)
• ปิดปากจมูกเวลาไอ/จาม
• Early self-isolation & testing
• หากมีอาการสงสัย (fever, cough, sore throat, anosmia ฯลฯ) → stay home และตรวจ RT-PCR/antigen ตามแนวทาง
• Avoid high-risk situations
• โดยเฉพาะสำหรับ high-risk host: เลี่ยง indoor crowd, poorly ventilated setting, contact ใกล้ชิดนาน

5.3 Masking in the community

เมื่อไรและใครควรใส่

• WHO: แนะนำ mask ในสถานการณ์
• indoor หรือ outdoor ที่แออัดในพื้นที่แพร่เชื้อสูง และเว้นระยะห่างได้ยาก
• indoor ventilation ไม่ดี
• ผู้ที่มีอาการทางเดินหายใจ หรือผู้ที่มี risk severe disease (เช่น ≥60 ปี, โรคประจำตัว) ในสถานที่แออัด
• CDC: เน้นให้ใช้ mask เมื่อ
• local transmission สูง
• host มีปัจจัยเสี่ยง
• มี exposure ล่าสุด หรือในช่วง return to community หลังติดเชื้อ

ชนิดของ mask (หลักการง่ายสำหรับผู้ป่วย)

• เลือก “mask ที่ใส่ได้ตลอดและฟิตกับหน้า” ดีที่สุด
• Respirator (N95/P2/FFP2) – filtration สูงสุด เมื่อ fit test ดี
• medical/surgical mask – รองลงมา ปรับ fit ได้โดยผูกหู/ใช้ mask brace หรือ double masking
• cloth mask – ควรเป็นผ้าเนื้อถี่ 2–3 ชั้น ฟิตกับหน้า เพื่อให้ประสิทธิภาพใกล้เคียง medical mask
• ใช้ที่ถูกต้องสำคัญกว่าชนิดอย่างเดียว: ต้องปิดจมูก–ปากแนบสนิท, หลีกเลี่ยงจับหน้ากากบ่อย, ซัก/เปลี่ยนตามเหมาะสม

Rationale

• Source control: ลดการแพร่ aerosol/หยดน้ำจากผู้ติดเชื้อ (แม้ยังไม่รู้ตัวว่าป่วย)
• Protection of wearer: ลดปริมาณ virus ที่รับเข้าสู่ทางเดินหายใจ (dose-response)
• Observational data ชี้ว่าพื้นที่ที่ใช้ mask สูง → incidence & hospitalization ต่ำลงอย่างชัดเจน แม้ RCT จะโชว์ผลไม่เด่นเท่า (ข้อจำกัดด้าน compliance, background transmission, household spread)

5.4 Physical distancing

• แนะนำหลีกเลี่ยง crowded indoor และรักษาระยะห่างอย่างน้อย 1 เมตร (ดียิ่งขึ้นถ้า ≥2 เมตร) จากผู้อื่นในช่วง community transmission สูง
• หลักฐานบ่งชี้ว่า risk ต่ำลงตามระยะห่างที่มากขึ้น โดยเฉพาะเมื่อ combine กับ masking

5.5 Screening / serial testing

• ไม่จำเป็นต้องตรวจ routine ทุกคน
• มีประโยชน์ใน high-risk congregate settings (LTCF, shelter, detention, dorm, โรงงาน) เมื่อ community transmission สูง
• NAAT หรือ antigen test ใช้ได้ ทั้งนี้
• frequency สำคัญกว่าความไวถ้าจะใช้เป็น screening → test บ่อย แม้เป็น antigen sensitivity ต่ำ ก็ช่วยลด cumulative incidence ได้

5.6 Public health measures อื่น (ยุค pandemic และอาจใช้เฉพาะช่วง peak)

• lockdown/stay-at-home
• school/venue/business closure
• gathering bans
• travel restrictions
• aggressive test–trace–isolate–quarantine
  → หลักฐานเชิงระบาดวิทยาระบุว่าช่วยลด case & death rate ชัดเจนเมื่อใช้ในช่วง early wave หรือช่วงระบบสาธารณสุขใกล้ล้น

---

6. Pre-exposure prophylaxis ด้วย monoclonal antibody

6.1 Pemivibart

• monoclonal Ab รุ่นใหม่ที่ยังมี neutralizing activity ต่อ Omicron sublineages หลายตัว (เช่น JN.1, KP.3, LP.1.8.1 – ตามข้อมูลในสหรัฐช่วง 2025)
• EUA (สหรัฐ) ใช้สำหรับ
• อายุ ≥12 ปี, น้ำหนัก ≥40 kg
• มี moderate–severe immunocompromise และคาดว่าตอบสนองต่อ vaccine ได้ไม่ดี
• ไม่มี active infection หรือ recent high-risk exposure
• Dose: IV 4500 mg ทุก 3 เดือน ใน setting ที่พร้อมจัดการ anaphylaxis
• ประสิทธิภาพจาก trial:
• ลด symptomatic PCR-confirmed infection ได้มาก (relative risk reduction ~84–94% ใน 3–6 เดือน) ในช่วง circulation ของ JN.1/KP.3
• ข้อจำกัด:
• efficacy ขึ้นอยู่กับว่า circulating variants ยัง susceptible แค่ไหน
• ต้อง monitor ข้อมูล susceptibility และ guideline ท้องถิ่น

6.2 Monoclonal รุ่นเก่า

• tixagevimab-cilgavimab, sotrovimab, casirivimab-imdevimab ฯลฯ → สูญเสีย neutralizing activity ต่อ Omicron sublineages ส่วนใหญ่ → ไม่ใช้แล้วในหลายประเทศ

---

7. Interventions ที่ไม่มีหรือยังไม่ชัดเจนด้านประสิทธิภาพป้องกัน

• Nirmatrelvir/ritonavir PEP – trial household exposure ไม่ลด symptomatic infection อย่างมีนัยสำคัญ → ไม่แนะนำเป็น PEP
• Azelastine nasal spray
• มีสัญญาณว่าสามารถลด viral load, และ trial ขนาดเล็กชี้ว่าอาจลด risk infection แต่ data ยังจำกัด
• ใช้ได้ถ้าผู้ป่วยมีอยู่และทนได้ แต่ต้องอธิบายชัดเจนว่าเป็น “เสริม” ไม่แทนวัคซีน/มาตรการหลัก
• Hydroxychloroquine, ivermectin
• RCT คุณภาพดีชี้ว่า ไม่มีประสิทธิภาพ ใน prophylaxis
• WHO แนะนำชัดเจนว่า ไม่ใช้ เพื่อป้องกัน COVID-19
• BCG
• แม้มี immune-modulation แต่ trial ส่วนใหญ่ไม่พบว่าลด risk COVID-19 อย่างมีนัยสำคัญ

---

8. Key take-home messages สำหรับแพทย์

1.       SARS-CoV-2 เป็น airborne virus ที่ใช้ ACE2 เป็น receptor; Omicron มี tropism ทางเดินหายใจส่วนบนและ transmissibility สูงมาก (R0 >8) แต่โดยเฉลี่ยทำให้โรครุนแรงน้อยกว่า Delta

2.       Hybrid immunity (infection + vaccination) ให้การป้องกัน severe disease ดีที่สุด แม้ว่าจะยังติดเชื้อซ้ำได้ โดยเฉพาะเมื่อเวลาผ่านไป >6 เดือน

3.       การแพร่เชื้อมากที่สุดใน 1 สัปดาห์แรกของอาการ; การตรวจ RT-PCR positive นานไม่ได้เท่ากับยัง infectious ยกเว้นในกลุ่ม immunocompromised

4.       การป้องกันระดับบุคคลและสังคมต้องใช้ “หลายชั้นพร้อมกัน” – vaccination + ventilation + masking + distancing + hand hygiene + early testing & isolation

5.       สำหรับผู้ป่วย immunocompromised สูงมาก อาจพิจารณา pre-exposure prophylaxis ด้วย monoclonal Ab รุ่นที่ยัง active ตาม guideline ท้องถิ่น

6.       Hydroxychloroquine, ivermectin, BCG ไม่ควรใช้ เพื่อป้องกัน COVID-19; azelastine nasal spray อาจมีอนาคตแต่ยังไม่ใช่มาตรฐาน