Ученые все чаще обнаруживают, что небольшое количество людей может быть источником многих случаев заболевания
С момента появления первых тлеющих углей в Китае вирус SARS-CoV-2 был скрытым лесным пожаром, вспыхивающим со смертельной эффективностью, когда он происходит в оппортунистическом сочетании людей и места.
В январе, после того как новый коронавирус уже начал распространяться в Ухане, один пациент заразил 14 медицинских работников. В марте зараженный работник корейского колл-центра распространил вирус среди 96 человек, включая почти половину тех, кто находился на его этаже. В июне бар колледжа в Ист-Лансинге, штат Мичиган, стал местом передачи 146 случаев, и эти люди заразили еще 46 человек. В начале июля представители здравоохранения штата Огайо сообщили, что мужчина, посетивший церковную службу за пару недель до этого, заразил 53 прихожан, а они, в свою очередь, заразили еще 38 человек.
Исследователи все чаще рассматривают такие кластеры, называемые событиями суперраспространения, как ключевой компонент, вызывающий пандемию. Не существует общепринятого определения события сверхраспространения, но в одной базе данных, созданной исследователями Лондонской школы гигиены и тропической медицины, перечислены более 200 кластеров, вызывающих от трех до 797 случаев в каждом, почти все они происходят в помещениях церквей, медсестер. дома, школы, похороны и розничные магазины.
«Невероятно ясно, что SARS-CoV-2 очень склонен к сверхраспространению и что они действительно были доминирующим фактором в эпидемиологии, поскольку он вспыхивает в разных местах по всему миру. - говорит Джейми Ллойд-Смит, профессор экологии и эволюционной биологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, изучающий новые патогены. Он был автором знаменательного исследования 2005 года, посвященного вспышке атипичной пневмонии, чтобы показать частоту и последствия сверхраспространения..
Одна из причин, по которой вирус, вызывающий COVID-19, является таким мощным суперраспространителем, заключается в том, что он подлый. Инфицированные, как правило, имеют самый высокий уровень вируса в организме до того, как у них появятся симптомы, что резко отличается от других заболеваний, при которых люди становятся наиболее заразными после того, как у них проявляются симптомы и, вероятно, они находятся под опекой или в карантине. Поскольку у носителей нового коронавируса симптомы могут не проявляться до 14 дней, а у некоторых симптомы вообще не проявляются, они живут своей жизнью, не подозревая, что заражают других. Кроме того, вирус распространяется воздушно-капельным путем и более мелкими частицами, и исследования показывают, что вирус может задерживаться в закрытых помещениях, хотя неясно, насколько это задержка влияет на инфекцию. Поскольку ученые работают над тем, чтобы точно понять, как разворачивались прошлые события сверхраспространения, они используют то, что они уже узнали, чтобы давать рекомендации по предотвращению будущих вспышек.
Неудивительно, что новый коронавирус, SARS-CoV-2, распространяется именно таким образом, говорит Кристин Нельсон, доцент эпидемиологии Школы общественного здравоохранения Роллинза Университета Эмори. Ранее вспышки коронавируса были вызваны суперраспространением. Ближневосточный респираторный синдром (MERS), в результате которого с 2012 года погибло 886 человек, и тяжелый острый респираторный синдром (SARS), в результате которого с 2003 года погибло 812 человек, распространяются кластерами.
Нельсон и ее команда проанализировали более 9 500 случаев COVID-19 в четырех городских округах и одном сельском округе с марта по май. Их статья, препринт, принятый к публикации, показала, что 2 процента людей несут ответственность за 20 процентов передачи вируса. Другие исследования также обнаружили столь же сильную корреляцию между небольшим количеством людей и распространением вируса лесных пожаров. Исследователи, изучающие вспышки в Гонконге, обнаружили, что 20 процентов людей вызвали 80 процентов передачи, а около 70 процентов никого не заразили. В Израиле следователи, изучавшие 212 случаев, пришли к выводу, что они могут быть связаны с 1-10 процентами людей. В рецензируемой статье Адам Кухарски, адъюнкт-профессор Лондонской школы гигиены и тропической медицины, подсчитал, что 80% случаев могут быть вызваны 10 процентами людей.
Суперраспространение означает, что вирус распространяется скачкообразно. Таким образом, правительствам легко успокоиться в связи с возможностью вспышки. Например, официальные лица в округе Аллегейни, где находится Питтсбург, ослабили ограничения в начале июня, вскоре после того, как объявили, что в городе был день без единого случая. Люди стекались в бары. К 30 июня в округе было зарегистрировано более 100 случаев, которые вскоре увеличились до более чем 200 в день.
Обсуждения об остановке распространения SARS-CoV-2, как правило, сосредоточены на так называемом R, среднем количестве новых случаев, вызванных инфицированным человеком. Когда это число меньше единицы, болезнь перестает распространяться. Но большинство людей не заражают других. Вот почему исследователи также обращают внимание на значение, называемое k, коэффициент дисперсии, который указывает на то, насколько кластеризуется болезнь. Чем меньше число, тем выше вероятность суперраспространителя.
Ллойд-Смит в своей статье 2005 года определил, что SARS, подпитываемый сверхраспространением, имеет k, равный 0,16. Расчетное k для MERS составляет 0,25. Для пандемии гриппа 1918 года это около одного. На данный момент исследования вируса COVID-19 помещают число k в соседство с атипичной пневмонией, возможно, всего лишь 0,1.
Если зараженный человек едет в город, он, скорее всего, не будет распространять вирус как часть 70 процентов людей, которые никого не заражают. «Поэтому потенциальные вспышки на самом деле, как правило, терпят неудачу чаще, чем вы ожидаете, исходя из среднего показателя», - отмечает Ллойд-Смит. «Но, с другой стороны, время от времени вирус срывает джекпот. И тогда вы получаете эту взрывоопасную эпидемию, которая на самом деле растет намного быстрее, чем вы ожидаете, исходя из среднего показателя."
Это делает создание политики общественного здравоохранения трудным балансом, особенно когда ученые узнают больше о небольшом периоде времени, в течение которого люди заразны. Школы могут открыться без вспышки. Но придет один. «В конечном итоге вы закатите змеиные глаза и получите событие суперраспространения», - говорит Ллойд-Смит.
Окно для того, чтобы один человек зажег это событие, может быть даже меньше, чем предполагали исследователи. Джошуа Т. Шиффер, эпидемиолог, изучавший передачу герпеса, и его команда из Онкологического исследовательского центра Фреда Хатчинсона в Сиэтле смоделировали распространение COVID-19. В препринте, который не прошел рецензирование, они обнаружили, что люди выделяют достаточно вируса, чтобы заразить других в течение короткого периода времени, менее двух дней и, возможно, всего полдня. Передача после первой недели заражения была «достаточно редкой». Шиффер предупреждает, что у них были ограниченные данные о вирусных нагрузках, что затрудняло моделирование. «Вполне возможно, что есть подмножество людей, которые выделяют гораздо более высокие вирусные нагрузки гораздо дольше, и эти люди могут быть более эффективными суперраспространителями», - добавляет он.
Ученые до сих пор выясняют, являются ли одни люди более заразными, чем другие, и в какой степени существуют так называемые суперизлучатели. Шиффер, Нельсон и другие говорят, что более многообещающим направлением профилактики является изучение поведения и мест, которые являются благодатной почвой для сверхраспространения.
«На самом деле у нас пока нет четкого представления о том, насколько люди различаются по степени распространения», - говорит Морган Кейн, научный сотрудник Стэнфордского университета и один из авторов исследования супер- распространение. «Поэтому прямо сейчас наше понимание суперраспространения на самом деле гораздо больше связано с поведенческой стороной вещей. Вы идете к областям, в которых у вас есть возможность стать суперраспространителем, а не чем-то физиологически отличающимся от человека к человеку?»
Команда Кейна недавно провела исследование, в ходе которого было установлено, что отказ от мероприятий с высоким риском, таких как большие собрания в помещении, оказывает непропорциональное влияние на снижение передачи инфекции. Они создали модель, используя данные о смертности, заболеваемости и мобильности из пяти мест - Сиэтла, Лос-Анджелеса, округа Санта-Клара, Атланты и Майами - и показали, что нацеливание на сверхраспространяющиеся события может контролировать эпидемию. В Сиэтле и Лос-Анджелесе, например, они обнаружили, что сочетание умеренного социального дистанцирования и удаления лучших 0,5% распространителей с 75-процентной эффективностью - четверть событий суперраспространения будет пропущена - снизит число R ниже единицы, эффективно остановив распространение. распространение.
Тестирование и изоляция инфицированных людей, отметили они, является лучшим вариантом для снижения передачи, но это дорого, а возможности остаются ограниченными. Они пришли к выводу, что ограничение деятельности с самым высоким уровнем риска, таких как массовые собрания и мероприятия в помещении в плохо проветриваемых помещениях, включая бары, спортивные залы, церкви, рестораны и похороны, приведет к значительному снижению скорости передачи. Это также потенциально предотвратило бы возрождение.
Глядя на борьбу с пандемией через призму сверхраспространения, Шиффер задумался о «плохих зданиях». Он говорит, что улучшение вентиляции или ношение маски N95 в тех местах, где может произойти сверхраспространение, может сбить вирус.
В Японии чиновники отслеживают, как начинаются случаи суперраспространения. Они сосредоточились на выявлении кластеров, а затем использовали отслеживание контактов не только для изоляции новых случаев, но и для поиска закономерностей в источниках сверхраспространения. В новом препринте Кучарски утверждает, что такое «отслеживание прошлых контрактов» может быть ценной частью ответных мер общественного здравоохранения, хотя он и признал сложность поиска достаточных ресурсов и привлечения людей к сотрудничеству.
На данный момент, чтобы замедлить сверхраспространение, Кухарски рекомендует следовать простым правилам, впервые разработанным в Японии. Избегайте трех «С»: закрытых пространств, людных мест и тесных контактов.
«Я думаю, что появляется все больше доказательств важности трех «С», - говорит он. «Учитывая, что многие европейские страны вновь открыли мероприятия на свежем воздухе и рестораны, не наблюдая быстрого роста числа случаев, можно предположить, что причиной вспышек является относительно небольшая совокупность сред и взаимодействий. Проблема в том, что происходит зимой, поскольку многих из этих рискованных ситуаций легче избежать в летние месяцы."