COVID-19関連追加(20201020日)

 

【病院内における空気を介したSARS-CoV-2分布とエアロゾル伝播の可能性】

Jia Hu, et al. Distribution of Airborne SARS-CoV-2 and possible aerosol transmission in Wuhan hospitals, China. National Science Review, nwaa250, Sept 28, 2020.

https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa250.

Abstract

2020年初頭に武漢の病院から採取したエアロゾルサンプルの21%n= 38)とマスクサンプルの39%n= 23)からSARS-CoV-2ウイルスRNAが検出された.生きたウイルスはサージカルマスク1枚から分離されたが,ウイルスRNA陽性のエアロゾルサンプルからは分離されなかった

Main

SARS-CoV-2は、世界的な公衆衛生危機につながるCOVID-19アウトブレイクを引き起こした.SARS-CoV-2感染拡大は急速に起こり得るが,その主な感染経路についてはまだかなりの議論がある1)2); すなわち感染伝播は接触によるものか空気を介したものかである2)3).最近WHOが発表した文書では,室内環境や密閉空間でのSARS-CoV-2のエアロゾル感染の可能性を認めている4).本研究の目的は,中国・武漢市の医療施設から採取した空気およびその他のサンプルを用いて,発生状況を現地調査することにより,SARSCoV-2の空気感染伝播を評価することである.

2020 216日〜314日まで,中国・武漢の JinyintanHongshan Square Cabinand Union hospitalsのさまざまな場所から屋内外の空気サンプル123個採取した(サンプリングした場所とサンプルを採取した微小環境の説明をFigure S1Table S1にまとめた).Orf1ab遺伝子を標的としたqRT-PCR(定量的逆転写リアルタイム蛍光ポリメラーゼ連鎖反応)キットを用いて、SARS-CoV-2のゲノムコピー数を定量した.集中治療室(ICUからのエアロゾルサンプル38個中8個(21.1%)およびコンピュータ断層撮影室(CTからのエアロゾルサンプル6個中1個(16.7%)がウイルスRNA陽性であった(Figure 1Table S1.陽性エアロゾルサンプルのウイルス濃度は,1.11×1031.12×104RNAコピーm-3の範囲であった.患者の活動が集中していたICU病棟およびCT室における比較的高いウイルスRNA検出率は,先行研究5)と一致している.医療スタッフの休憩所や廊下を含む病院の他の場所からのエアロゾルサンプルはすべて陰性であり,これらの場所では換気が良く,空気がきれいであったためと考えられる入院棟と外来棟のドアから10mの場所で採取した屋外空気サンプルは,入院棟付近20%(入院棟),外来等付近10%で,ウイルス濃度が0.89-1.65×103RNAコピーm-3であるウイルスRNAが検出された(Figure S1.ウイルスRNA陽性であるすべてのエアロゾルサンプルを細胞培養に付して,それらから生きているウイルスが回収できるかどうかを判定した.Vero-E6細胞にウイルスを播種し,培養細胞を3回継代したが,ウイルス核酸試験は陰性であった.米国ネブラスカ州で行われた研究でも,SARS-CoV-2 PCR陽性のエアロゾルサンプルから生きたウイルスはは分離されなかった3)

患者の呼気中のSARS-CoV-2の拡散防止にサージカルマスクが有用かどうかを調べるために,致死例や重症例から軽症例まで,さまざまな健康状態の患者からサージカルマスク23枚を回収し,ウイルスRNAの存在を検査した(Figure S2qRT-PCRの結果,マスクの39.1%9/23)が陽性であり,陽性検出率はそれぞれの患者において3050%であった(Figure S2A.ウイルスRNA5.71×1031.90×107コピー/マスクであった(Figure S2A).これらの結果は,呼気がSARS-CoV-2の重要な感染源となり得ることを示しており,マスクの陽性率Figure S2)は,エアロゾル(Figure 1)または表面サンプル(Figure S3)と比較して相対的に高かった.陽性であったすべてのマスクを細胞培養に付して,Vero-E6細胞に播種し,培養細胞を3回継代した致死例患者(critically ill patient)から回収したマスク1枚が培養陽性であり,これは実際マスクが患者の呼気に存在する生きたウイルスの放出を遮断したことを示唆している

健常者へのウイルス拡散防止におけるマスクの役割を評価するために,レスピレーターのフィルター10個とP3研究室の健常研究者マスク40枚を用いて試験を行ったその結果,レスピレーターのフィルターはすべてSARS-CoV-2 RNAが陽性であったが,マスクはすべて陰性であり(レスピレーターの下流に位置していた),レスピレーターのフィルターが空気を介してウイルスが感染伝播するのを効果的に遮断していることが示唆された.実際,マスクが陰性であったことから,レスピレーターによって,空気中のウイルス粒子に対して高いレベルのろ過と防御作用が働いており,マスクを着用した研究者が吸い込んだ空気はウイルスに汚染されていなかったことが示唆された.

また,病院内のCOVID-19患者付近の環境サンプルを採取したところ,ICUから24個のうち5個(20.8%)の表面スワブ(キャビネット,患者のベッドレール,ドア取っ手,患者モニター)からSARS-CoV-2が検出され,ウイルスRNA1.52×1034.49×103コピー/スワブの範囲であった(Figure S3A.これらの結果から,院内感染対策と医療従事者の防御には,効率的な消毒が重要であることが明らかになった.キャビネット(2/2100%),患者のベッドレール(1/250%),ドア取っ手(1/250%),患者モニター(1/250%)の表面サンプルでウイルスRNAが陽性であった.しかし,厳格な消毒を行った後,同じ場所における2回目のサンプルでは,ウイルスRNAは検出されなかった

以上より,患者のSARS-CoV-2 RNA陽性マスク(感染者が”吐く”),周囲の空気(感染媒体),レスピレーター(健常者が吸い込む)がウイルスの排出から輸送,獲得までの感染連鎖を構成しており,少なくともいくつかの状況下では,SARS-CoV-2が空気を介して感染伝播する可能性があることを間接的に証明していると考えられるSARS-CoV-2のエアロゾル感染は,中国の様々な都市での家族の集まり6)7),中国広州のレストラン8),米国の聖歌隊のリハーサル9)などで報告されている.Siaらは,播種ハムスターからエアロゾルを介してナイーブハムスターにSARS-CoV-2が効率よく感染伝播することを実証した10)

この研究の結果は,マスクが,患者がウイルス粒子を排出するのを防ぎ,健康な人が感染する可能性を減らすために重要な役割を果たすことを示している.したがって,COVID-19感染拡大防止のためにはマスク着用を推奨するとともに,密閉空間や半密閉空間においても換気や空気消毒(air disinfection)の改善などの対策を講じるべきである.

Figure 1: Detection of SARS-CoV-2 in the aerosol samples in Wuhan hospitals, China.

 

Sampling:

エアロゾルサンプルは,遠心式エアロゾル-ヒドロゾルサンプラー(WA-400, Beijing Dingblue Technology Co., Ltd., China)を用いて,2020216日〜314日の期間,30分間隔で採取した.このサンプラーは,50%空気力学的等価カットオフ径(a 50% aerodynamic equivalent cut-off diameter0.8μmで,流量400L/minで稼働した(総風量12m-3をサンプリングした).

 

 

Figure S1: Locations where samples were collected in and around the Wuhan Jinyintan hospital. (A) Sampling locations in the inpatient building. Red and green circles show the locations where the indoor aerosol samples were collected near patients with or without COVID-19, respectively. Blue circles show the locations where the outdoor aerosol samples were collected. The squares and triangles mark the locations where the mask samples and solid surface swabs were collected. Resting areas included a dressing room, nurse station, doctor’s office, resting rooms, and hallway. Corridors included a staff corridor, staff elevator, and corridor close to a computed tomography (CT) room. (B) Locations where samples were collected in the outpatient building. The outdoor samples were collected 10-m away from the buildings as indicated.

 

Figure S2: Detection of SARS-CoV-2 in the masks and filters of respirators in Wuhan hospitals, China.

The masks that were collected from patients and healthy staff in the P3 laboratory, and respirator filters from the staff were tested for SARS-CoV-2 RNA by qRT-PCR.

A. The numbers of qRT-PCR positive and negative samples are shown as filled and open bars, respectively; the dashed line represents the qRT-PCR positive rates for the aerosol samples;

B. Copy numbers of SARS-CoV-2 RNA in the aerosols. The copy numbers were calculated as described in the legend of Figure. 1.

 

Figure S3: Detection of SARS-CoV-2 on solid surfaces in Wuhan hospitals.

Twenty four swabs from solid surfaces in intensive care units were collected and washed with phosphate buffered saline. The wash buffer was mixed with TRIzol Reagent to isolate RNA and analyzed by qRT-PCR.

 

References

1) Lewis D. Nature 2020; 580:175.

2) Morawska L, Cao JJ. Environ. Int. 2020; 139:105730.

3) Santarpia JL, Rivera DN, Herrera VL, et al. Scientific Reports, 2020; 10:12732.

4) WHO. 2020

https://www.who.int/publications/i/item/modes-of-transmission-ofvirus-causing-covid-19-implications-for-ipc-precaution-recommendations.

5) Guo ZD, Wang ZY, Zhang SF, et al. Emerg. Infect. Dis. 2020; 26, DOI:

10.3201/eid2607.200885.

6) Yu P, Zhu J, Zhang Z, et al. J Infect Dis.,2020; 221:1757-1761.

7) Chan JF, Yuan SF, Kok KH, et al. The Lancet., 2020; 395:514-523.

8) Lu JY, Gu JN, Li KB, et al. Emerging Infectious Disease, 2020; 26:1628-1631.

9) Miller SL, Nazaroff WW, Jimenez JL, et al. medRxiv preprint, 2020,

https://doi.org/10.1101/2020.06.15.20132027.

10) 0. Sia SF, Yan LM, Chin AWH, et al. Nature, 2020; 583:834–838.