COVID-19関連追加(20201018日)

 

【人口密度の高い地域のアウトブレイクの“運び屋”の可能性としての汚水】

Jun Yuan, et al. Sewage as a Possible Transmission Vehicle During a Coronavirus Disease 2019 Outbreak in a Densely populated Community: Guangzhou, China, April 2020. Clinical Infectious Diseases, ciaa1494,

https://doi.org/10.1093/cid/ciaa1494.

Published: 12 October 2020

Introduction

COVID-19が,中国湖北省武漢市で初めて認められて以来1),ほぼすべての国で感染が発生し,2020920日現在、世界で3,100万人以上の感染者と961,700人以上の死亡者を出している2)

中国南部の広州市(人口約1,500万人)では,2020119日〜35日までに,湖北省からの旅行者に関連したCOVID-19アウトブレイクの第1波が発生し,症例365人が認められた.第2波は310日〜525日に第2波が発生し,症例384人が認められ,主として海外からの旅行者に関連していた.202045,広州の混雑した都市部にある低所得の出稼ぎ者が多い地域に居住する女性に咳と頭痛が認められた410に,彼女の夫も同様の症状を発症した.彼らの症状が改善しないため,413日にCOVID-19治療指定病院に入院した.413日に彼らから採取した咽頭スワブにおけるリアルタイム逆転写酵素ポリメラーゼ連鎖反応(RT-PCR)によりSARS-CoV-2が陽性であったため,彼らは治療のために隔離された414日に彼らから採取した直腸スワブも陽性であったその後の2週間でさらに患者が数例発生した.感染源と感染経路を特定し、予防策と管理策を提言するために調査を行った.

Methods

地域では家庭隔離令が発令された.住民から咽頭スワブサンプルと家屋内外の表面から環境サンプルを採取し,RT-PCR検査とゲノムシークエンシングを行った.症状の有無にかかわらずRT-PCR検査が陽性であったこの地域の居住者を確定症例と定義した.確定症例と同じ建物に住むすべての住民を対象にレトロスペクティブコホート研究を行い,曝露の危険因子を明らかにした.

Epidemiologic Investigation:

最初の確定症例2人と同じ建物または近接した建物に住む住民212Figure 1a)は,住宅地から離れて,独立した汚水処理システムと個別の医療廃棄物処理プロセスを持つホテルに隔離のために移動された.隔離された人は個室に滞在し,外に出ることはできない.医療スタッフは12回体温を測定,症状をチェックし,23日ごとに咽頭スワブを採取した; 隔離開始時に直腸スワブを採取したCOVID19を示唆する症状が現れた場合は,直ちに指定の病院に搬送された.すべてのサンプルが陰性であれば,14日後に隔離は解除された.

最初の確定症例2人の20m以内にある建物の住民112Figure 1b)が,さらにやむを得ず(involuntary)自宅隔離下に置かれたその他の居住区の住民2552人には,自主的な(voluntarily)自宅隔離が行われたCOVID-19スクリーニングのために,これらの住民から咽頭スワブサンプルが採取された.地域における医療スタッフは,COVID-19の疑いのある症状(発熱,咳,嗅覚低下,咽頭痛,鼻水,結膜炎,下痢など)がないかどうか電話で確認した.これらの症状が現れた場合は,医療スタッフが自宅を訪問して確認した.確認された場合は,直ちに指定の病院に搬送され,隔離された後,SARS-CoV-2 RNAを検出するために,3日間隔で2回の咽頭スワブが採取された.

症状の有無にかかわらず,咽頭または直腸サンプルのRT-PCRSARSCoV-2 RNAが陽性と判定された場合を確定症例と定義した.

Environmental Sampling:

滅菌済みのスワブで採取した環境サンプルに対して,ハンクス平衡塩液,アミノ酸,グリセリンを含むUTMuniversal transport medium)を用いた.確定症例が居住していた建物のアパートでは,ドアノブ,アームレスト,ボタン,リモコン,コップ,カトラリー,デスクトップなど,頻繁に触れる面からサンプルを採取した.トイレでは,便器(close stool),床の排水溝,シンクからサンプルを採取した.また,靴底や自転車のタイヤからも汚れのサンプル(dirt samples)を採取した.路地では,滅菌ストローを使って地面の水たまりから汚水を採取し,UTMに蓄積した.

Retrospective Cohort Study:

構造化した質問票を用いて,二次症例6人が発生したビルBとビルCの全居住者に聞き取り調査を行った.社会人口統計(年齢,性別,職業,学歴,収入など)と潜在的曝露危険因子(様々な状況での手洗いの頻度,外出の頻度と方法(徒歩あるいは自転車),フェイスマスクの使用,エアコンの使用,換気のための窓を開ける頻度,靴の履き替え・整理.洗浄の頻度,床の掃除の頻度)に関するデータを収集した.幼い子どもについては,両親または祖父母に聞き取り調査を行った.

Results

症例1-2は広州市内の卸売市場を行き来して生計を立てていた.彼らは32743T市場(自宅から約2km離れた別の地域にある)を一緒に訪れ,それぞれ約5時間滞在したその間,フェイスマスクを何度も外し,他の労働者や外国人雇用主と会話したり,水を飲んだり、そして多くの人と交流した一方,320日〜414日にT市場で働く人やその関係者の間でCOVID-19アウトブレイクが発生していた44日,T市場は閉鎖され,夫婦はその後市場に戻ることはなかった.夫婦は発症する2週間以前は,T市場以外のアウトブレイクが発生した場所を訪れていなかった.

集中的な症例調査の結果,住民2888人のこの地域において確定症例8が確認された(発病率= 2.8/1000内訳は,初期症例2417日〜21日に発症した咽頭スワブで陽性となった4416日と418日に採取した咽頭スワブで陽性となった無症状症例2が含まれていた

8人は,隣接する3棟の建物内にある4つの部屋(apartments)に居住する4組の夫婦であった.年齢は中央値58歳(range: 48-73)であった.荷物の運搬,清掃,ゴミ収集で生計を立てていた.症状は6つ,咳嗽(83%),発熱(67%),痰(67%),頭痛(50%),頻呼吸(33%),胸部圧迫感(33%),腹痛(33%),嘔吐(33%),咽頭痛(17%)であった.症例1-2の発症日は間隔が5日であったが,症例3-8の発症日(あるいは検体採取日)は416日〜21日の6日間に集中していた症例1が発症して初めの2日である45日(33.5mm)と6日(38.3mm)には大雨が降ったが,一方症例2の発症翌日の411日(1.8mm)には小雨が降ったFigure 2

症例1-22階建てビルの2階に住んでいた症例3-4と症例7-8は近接する6階建てビルB(症例3-42階,症例7-81階)に住んでいた症例5-6は,ビルBに隣接する6階建てのビルCの2階に住んでいたビル Aは,ビルBとビルCから離れた南に面した出口が1つしかなかったビルAの西側と東側に小路があり,ビルBとビルCを分けていた(Figure 1aCCTVによると,ビルAの住民は,ビルBおよびビルCの住人と交流がなかった

綿密な聞き取り調査の結果,症例3-8T市場やその他のアウトブレイクが発生している場所を訪れたことがなく,COVID-19患者と接触したこともなかった.症例3-8は症例1-2の知人ではなく,交流もなく,毎日の歩行ルートも別々であった症例7-8は夫婦で,413日に風通しの良い開放空間で症例3と短い会話をした.その時,症例3は無症状でフェイスマスクを着用しており,414日に採取した咽頭スワブは陰性であった.416日に再度採取した彼女(症例3)の咽頭スワブは陽性であった.それ以外に症例3-8は交流がなかった.

調査の結果,ビルAの外壁に沿って走っていた症例1-2のトイレの下水管には,地上数センチのところに100cm2程度の穴が開いていた実験では,症例1-2のトイレに水を流し込んだ水は穴から路地に噴出し,ビルA-D周辺の5つの排水溝に流れ込みFigure 1a),ビルBとビルCの入り口を浸した

症例の発症時期,空間分布,接触歴から,症例3-8は流出した汚水を介して症例1-2から感染したのではないかと仮説を立てた

レトロスペクティブコホート研究では,ビルBおよびビルCの居住者33人におけるSARS-CoV-2感染リスクは,清掃員またはゴミ収集者(RR= 13, 95%CIexact: 2.3-180帰宅時に清潔な靴に履き替えないこと(RR= 7.4, 95CIexact: 1.8-34帰宅後に汚れた靴を集めて清掃すること(RR= 6.3, 95CIexact: 1.4-30と有意に関連していた.11回以上の外出は,有意に近い(borderline-significant)関連があった(RR= 4.0, 95%CIexact: 0.95-19).年齢≧50世帯月収2500元未満(約360アメリカドル)COVID-19感染と有意な関連があった.調査した他のすべての危険因子については、有意な関連は認められなかった(Table 1).

422日,GZCDCは地域内で大規模な環境サンプリングを行った.サンプルを採取する前に,症例1-29日間,症例3-48日間,症例5-85日間,隔離のために部屋を離れていた.採取した環境サンプル199個のうち,25個(13%)が陽性反応を示した汚水サンプルビルA,ビルB,ビルC付近の下水管スワブ症例1-8が居住していた部屋内スワブで陽性率が高かった.特に,症例1-8の部屋の靴底から採取した6検体のうち4検体ビルCの感染していない人の部屋の自転車のタイヤから採取した6検体のうち4検体が陽性であった.一方,ビルA-C以外の他の建物の部屋から採取した72検体では,いずれも陽性となったものはなかった(Table 2).

ゲノムシークエンシングの結果,症例1-2のアパートのスクワットトイレ(”しゃがむトイレ”)と靴底の汚れ,症例3-8からのウイルス,汚水からのウイルスは99.996%の同一性を示したT市場アウトブレイクにおける患者4人からのウイルス,症例3-4からのウイルス,他のいずれかのサンプルからのウイルスは,1ヌクレオチドの違いだけであったFigure 3

症例3-8の臨床検体とすべての陽性環境検体からウイルス培養を試みたが,生きたウイルスは得られなかった症例1-2の臨床検体は廃棄されており,培養することができなかった

420日,GZCDCと市政府は,断裂した下水管を修理し,下水道を消毒し,全症例の部屋やビルAC周辺の路地の清掃・消毒を徹底した.

Figure 1a:

Figure 1b:

 

 

 

 

 

 

Figure 2:

 

 

Figure 3:

※上から

Case 5, case 8, case 6, sewage A, case 7, shoe bottom, sewage B, case 4, case 3, squat toilet, case ADT市場)

 

 

Table 1:

 

 

Table 2:

 

Discussion

COVID-19潜伏期間は114日であることを考えると7)今回のアウトブレイクの一次感染者(発症: 45日)は,327日あるいは43日にT市場を訪れた際に感染した可能性が高い43日にT市場を最後に訪れ,410日に発症した彼女の夫は,T市場で感染したか,あるいは妻から感染したかもしれない.症例3-8は潜伏期間中にT市場を訪れていないため,T市場から感染した可能性は低いまた曝露歴や発症日からみて,症例1-2から直接感染した可能性は低いと考えられる

一方,レトロスペクティブコホート調査では,清掃員やゴミ収集者清潔な靴に履き替えていなかったこと帰宅後の汚れた靴を回収し清掃していたことが有意な危険因子であった; 環境調査では,ビルAC周辺の汚水靴底や自転車のタイヤの汚れ症例1-2が居住していた部屋からSARS-CoV-2が検出されたことなどが明らかになった; ゲノムシークエンシングの結果,症例2-8のウイルスは症例2-8の部屋で確認されたウイルスと相同性があった; そして,症例3-8の空間分布は下水の流れの方向と一致していたことが判明した.また,推定された感染源(路地に氾濫した汚水)を除去した後は,新たな症例は発生していない.以上のことから,症例1-2から排出されたウイルスが下水道に侵入した; 破損した配管から汚水が流出; 45日,46日,411日の雨でビルAC周辺の路地が冠水; そして,症例3-8が汚染された汚水を靴底や自転車のタイヤに付着させて持ち帰り今回のアウトブレイクに至った可能性が考えられる

複数の研究では,SARS-CoV-2 RNA が患者の糞便や直腸スワブで検出できることが示されている8)-11).重症急性呼吸器症候群ウイルス(SARS-CoV)と中東呼吸器症候群コロナウイルス(MERS-CoV)という他の 2 つの関連コロナウイルスも,糞便や下水サンプルから検出されている12). また,SARS-CoV-2 は少なくとも 4 日後にヒトの糞便から分離されている13)-16).さらに,SARS-CoV-2受容体であるアンジオテンシン変換酵素2ACE2)は,分化したエンテロサイト(enterocytes)に高発現している.最近の研究では、ヒトの腸管オルガノイド(organoids)でSARS-CoV-2が活発に複製されていることが示されており16)17),腸管がSARS-CoV-2の感染を促進する可能性が示唆されている.また,COVID-19治療指定病院で行われた最近の研究では,ICU医療スタッフの靴底サンプルの50%SARS-CoV-2陽性であり,医療スタッフの脱衣所の床からも3つの陽性サンプルが検出されたことから,靴底がSARS-CoV-2感染の運び屋(”vehicle")として機能する可能性があることが示された18)しかし,我々の知る限りでは,下水からの SARS-CoV-2感染伝播に関する直接的な証拠は現在のところ存在していない19)我々の調査では,COVID-19患者の糞便で汚染された汚水がアウトブレイクを引き起こす可能性があることが疫学的に初めて示された

研究によると,ウイルス排出は,発症時に最も多いことがわかっている20).このアウトブレイクでは,症状1の症状発現の最初の2日間,および症状2の症状発現後の翌日に雨が発生した.このことから,最初の症例2人に関しては症状が出始めた時点で下水道にウイルスが大量に流出していた可能性がある.それに続き,非常に汚染された下水道から雨によって汚水が道路に溢れ,周辺の建物に運ばれていった.

高齢者低世帯所得者は有意な危険因子であったこれらの関連性は,高齢者や低所得者の方が,汚水曝露リスクが高いごみ収集者,清掃員である可能性が高かったことに起因しているかもしれない.サンプルサイズが小さいため,この仮説を完全に解明することはできなかった.

アウトブレイクが発生したのは,中国の混雑した都市部地域だった.このような地域は,計画と管理が不十分なため,人口密度が高く,衛生状態が悪く,インフラが不十分で,生活空間が雑多としていることが多いこのような状況が病原体の伝播のための環境を作り18),頻繁なアウトブレイクにつながる

 

Limitation: @臨床サンプルと環境サンプルのウイルス培養では生存可能なウイルスが得られなかったため,汚水による感染伝播の直接的な証拠が得られなかったことである.症例1-2413日,症例3-4414日,症例5-8418日に隔離されたが,環境サンプルは422日,つまり症例が部屋を出てから4-9日後に採取された.それまでにウイルスは環境中で分解されていた可能性があり,それがウイルス培養の失敗を説明しているのかもしれない.A症例1-2の臨床検体から採取されたウイルスは廃棄されていたためシークエンシングができなかった; 後の症例との相同性を直接示すことができなかったが,症例1-2の部屋から検出されたウイルスは他のウイルスと相同性があった.B症例数が少ないために相対リスクの推定値が不正確であり,レトロスペクティブコホート研究では交絡因子のコントロールが不可能であった.C症例7-8413日に症例3と短い交流があった.症例7-8が症例3に感染した可能性を完全に否定することはできないが,このシナリオは,会話が開放空間で行われたこと,症例3はフェイスマスクを着用していたこと,その時のウイルス量が非常に低かったことなどから,可能性は低いと考えられる.

Conclusions

我々の調査により,汚染された下水がCOVID-19アウトブレイクを引き起こす可能性があるという疫学的および実験的な証拠が初めて得られた.これらの知見は,COVID-19の予防と制御のための下水管理の重要性を強調している.我々は,下水道システムの完全性と機能性を確保するために,下水道システムの定期的な点検とメンテナンスを推奨する.

 

 

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