Abstract Virus evolution drives the annual influenza epidemics in human population worldwide. However, it has been challenging to evaluate the mutation effect of the influenza virus on evading the population immunity. In this study, we introduce a novel statistical and computational approach to measure the dynamic molecular determinants underlying epidemics by the effective mutations (EMs), and account for the time of waning mutation advantage against herd immunity by the effective mutation periods (EMPs). Extensive analysis is performed on the genome and epidemiology data of 13-year worldwide H3N2 epidemics involving nine regions in four continents. We showed that the identified EM processed similar profile in geographically adjacent regions, while only 40% are common to Europe, North America, Asia and Oceania, indicating that the regional specific mutations also contributed significantly to the global H3N2 epidemics. The mutation dynamics calibrated that around 90% of the common EMs underlying global epidemics were originated from South East Asia, led by Thailand and India, and the rest were originated from North America. New Zealand was found to be the dominate sink region of H3N2 circulation, followed by UK. All regions might act as the intersection in the H3N2 transmission network. The proposed methodology provided a way to characterize key amino acids from the genetic epidemiology point of view. This approach is not restricted by the genomic region or type of the virus, and will find broad applications in identifying therapeutic targets for combating infectious diseases.

Abstract Febrile seizures are convulsions predominately occurring in young children. The effects of various exposomes, including influenza infection and external environmental factors, on febrile seizures have not been well-studied. In this study, we elucidated the relationships between ambient temperature, air pollutants, influenza infection, and febrile seizures using 22-year territory-wide hospitalization data in Hong Kong. The aggregated data were matched with the meteorological records and air pollutant concentrations. All-type and type-specific influenza-like illness positive (ILI+) rates were used as proxies for influenza activity. Distributed lag non-linear model in conjunction with the quasi-poisson generalized additive model was used to examine the associations of interest. According to the results, all-type influenza infections were significantly associated with an increased risk of hospital admissions for febrile seizures (cumulative adjusted relative risk [ARR] = 1.59 at 95th percentile vs. 0; 95% CI, 1.51–1.68). The effect of ILI + A/H3N2 on febrile seizure was more pronounced than other type-specific ILI + rates. A low mean ambient temperature was identified as a significant risk factor for febrile seizures (cumulative ARR = 1.50 at 5th percentile vs. median; 95% CI, 1.35–1.66), while the redox-weighted oxidant capacity and sulfur dioxide were not associated with febrile seizures. In conclusion, our study underscores that influenza infections and exposure to cold conditions were related to an increased risk of febrile seizures in children. Thus, we advocate for influenza vaccination before the onset of the cold season for children to mitigate the burden of febrile seizures.

Importance Multidisciplinary disease management efforts enable the improvement in lung function among patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD), but there is little evidence of its association with risks of adverse health outcomes and health care service use. Objective To examine the association between the use of a nurse- and allied health–led primary care clinic for respiratory patients, namely the Nurse and Allied Health Clinic–Respiratory Care (NAHC-Respiratory), and their risks of mortality and morbidity and health care service use. Design, Setting, and Participants This territory-wide, population-based, propensity-matched, retrospective cohort study used data from the electronic health records of all patients who used public health care services in Hong Kong, China, from January 1, 2010, to December 31, 2019. All patients with COPD treated in public outpatient clinics between January 1, 2010, and December 31, 2014, were included. Patients who attended NAHC-Respiratory and usual care only were propensity score–matched at a 1:2 ratio. Data analyses were conducted between August 2023 and April 2024. Exposure Attendance at NAHC-Respiratory. Main Outcomes and Measures All-cause and cause-specific mortality, incidence of COPD complications, and use of emergency department and inpatient services until the end of 2019 were compared between the NAHC-Respiratory and usual care participants using Cox proportional hazard regression, Poisson regression, and log-link gamma regression models after matching. Results This study included 9048 eligible patients after matching, including 3093 in the exposure group (2814 [91.0%] men; mean [SD] age, 69.8 [9.5] years) and 5955 in the reference group (5431 [91.2%] men; mean [SD] age, 69.5 [11.7] years). Compared with patients in the usual care–only group (reference), patients in the exposure group had lower risks of all-cause mortality (hazard ratio [HR], 0.84; 95% CI, 0.78-0.90) as well as pneumonia-caused (HR, 0.85; 95% CI, 0.74-0.97), respiratory-caused (HR, 0.86; 95% CI, 0.77-0.96), and cardiovascular-caused (HR, 0.74; 95% CI, 0.59-0.93) mortality. Exposure was associated with reduced rates of emergency department visits (incidence rate ratio [IRR], 0.92; 95% CI, 0.86-0.98) and hospitalization through emergency department (IRR, 0.89; 95% CI, 0.83-0.95). Conclusions In this cohort study, the use of a nurse- and allied health–led clinic in primary care settings was associated with reduced risks of mortality and use of hospital services among patients with COPD. These findings emphasize the important role of health care workers other than physicians in disease management in the primary care setting. The NAHC-Respiratory model and service components can be used to help improve primary care programs to benefit more patients with COPD.

Population-scale microbiome study poses specific challenges in data analysis, from enterotype analysis, identification of driver species, to microbiome-wide association of host covariates. Application of advanced data mining techniques to high-dimensional complex dataset is expected to meet the rapid advancement in large scale and integrative microbiome research. Here, we present tmap, a topological data analysis framework for population-scale microbiome study. This framework can capture complex shape of large scale microbiome data into a compressive network representation. We also develop network-based statistical analysis for driver species identification and microbiome-wide association analysis. tmap can be used for exploring variations in a population-scale microbiome landscape to study host-microbiome association.

Abstract Background Acute otitis media (AOM) is a prevalent childhood acute illness, with 13.6 million pediatric office visits annually, often stemming from upper respiratory tract infections (URI) and affected by environmental factors like air pollution and cold seasons. Methods Herein, we made use of territory-wide hospitalization data to investigate the relationships between meteorological factors, air pollutants, influenza infection, and AOM for children observed from 1998 to 2019 in Hong Kong. Quasi-Poisson generalized additive model, combined with a distributed-lag non-linear model, was employed to examine the relationship between weekly AOM admissions in children and weekly influenza-like illness-positive (ILI +) rates, as well as air pollutants (i.e., oxidant gases, sulfur dioxide, and fine particulate matter), while accounting for meteorological variations. Results There were 21,224 hospital admissions due to AOM for children aged ≤ 15 years throughout a 22-year period. The cumulative adjusted relative risks (ARR) of AOM were 1.15 (95% CI, 1.04–1.28) and 1.07 (95% CI, 0.97–1.18) at the 95th percentile concentration of oxidant gases (65.9 ppm) and fine particulate matter (62.2 μg/m 3 ) respectively, with reference set to their medians of concentration. The ARRs exhibited a monotone increasing trend for all-type and type-specific ILI + rates. Setting the reference to zero, the cumulative ARRs of AOM rose to 1.42 (95% CI, 1.29–1.56) at the 95th percentile of ILI + Total rate, and to 1.07 (95% CI, 1.01–1.14), 1.19 (95% CI, 1.11–1.27), and 1.22 (95% CI, 1.13–1.32) for ILI + A/H1N1, A/H3N2, and B, respectively. Conclusions Our findings suggested that policy on air pollution control and influenza vaccination for children need to be implemented, which might have significant implications for preventing AOM in children.

Motivation: The purpose of this study is to assess the microstructural parameters of hepatocellular carcinoma by the time-dependent diffusion MRI technique. Goal(s): Demonstrate the feasibility of TDD-MRI for evaluating hepatocellular cancer cell size with little difference from pathological verification. Approach: This prospective study will perform TDD-MRI scans for HCC patients before surgery; the cell size of tumor tissue samples obtained from surgery was measured and set as the gold standard. Results: Data of 13 patients was collected, while there was no remarkable relationship between the TDD-MRI extracted results and histological measurements. Impact: Although our results show no statistically significant for now, TDD-MRI has still got certain potential values in the application of liver tumors, while the measurement of pathological samples need to be optimized further.