Мелкодисперсные аэрозоли, выделяемых во время разговора и пения, могут сыграть решающую роль в передаче COVID-19

Знаковые результаты нового исследования подчеркивают важность уменьшения влияния мелких респираторных аэрозолей, особенно в помещении.

Об этом рассказывается в пресс-релизе Национального университета Сингапура (NUS).

Считается, что коронавирусная болезнь 2019 (COVID-19) распространяется в первую очередь, когда инфицированный человек кашляет или чихает, но мало известно о ее передачу через такие виды активности, как дыхание, разговор и пение.

Новое учение, проведенное в Национальном центре инфекционных болезней (NCID) под руководством исследователей из NUS, показало, что частицы тяжелого острого респираторного синдрома коронавируса (SARS-CoV-2) могут быть аэрозолированы инфицированным человеком во время разговора и пения. Они также обнаружили, что мелкодисперсные аэрозоли (менее 5 микрометров или мкм), образующиеся в результате этих двух видов деятельности, содержат больше частиц вируса, чем грубые аэрозоли (более 5 мкм). Исследователи пришли к выводу, что мелкие респираторные аэрозоли могут играть значительную роль в передаче SARS-CoV-2, особенно в помещении, а значит, их следует учитывать при планировании мер профилактики инфекций.

"Хотя предыдущие исследования установили относительное количество аэрозолей (или количество частиц), которые образуются в результате подобной активности, они не измеряли количество частиц вируса SARS-CoV-2. Насколько нам известно, это первое исследование для количественной оценки и сравнения частиц SARS-CoV-2 в аэрозолях, образующихся при дыхании, разговоре и пении. Поэтому работа нашей команды является основой для оценки риска передачи инфекции", - сказал руководитель проекта, доцент Тхам Квок Вай, сотрудник кафедры окружающей среды Школы дизайна и окружающей среды NUS.

Исследование было впервые опубликовано онлайн в журнале «Clinical Infectious Diseases» 6 августа 2021 года. В течение одного дня после публикации этот материал попал в 5 процентов лучших результатов всех исследований, оцененных научно-исследовательской компанией Altmetric, и получил один из самых высоких показателей внимания после учета различных факторов, таких как относительный охват из социальных сетей, блогов, политических документов и тому подобное.

Измерение частиц SARS-CoV-2 в респираторных аэрозолях

В исследовании приняли участие 22 пациента с COVID-19, которые были госпитализированы в NCID с февраля по апрель 2021 года. NCID был исследовательским центром, который отбирал и набирал пациентов, а также проводил секвенирование полного генома для определения штаммов вирусной инфекции.

Участники должны были выполнить три отдельные выдыхательные действия в один день. Эти меры предусматривали 30 минут дыхания, 15 минут разговоров в виде чтения вслух отрывков из детской книги и 15 минут пения различных песен с отдыхом между действиями.

Участники должны были выполнить эти три действия, используя специально разработанное оборудование для сбора выдоха, известное как Gesundheit-II. Это оборудование было предоставлено для исследования его изобретателем профессором Дональдом Милтоном из Университета Мэриленда, который является одним из соавторов работы и сотрудником в проект. В исследованиях участники должны были положить голову в конусообразное входное отверстие оборудования. Этот конус служил в качестве вытяжки, в котором воздух непрерывно втягивался вокруг головы участника, что позволяло собирать частицы с выдоха в подсоединенный пробоотборник.

Аэрозоли собирались в двух фракциях по размеру, а именно: крупные (свыше 5 мкм) и мелкие (меньше или равны 5 мкм). Количественное определение образца вирусной нагрузки проводили с помощью метода, известного как количественная полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией.

"Мы заметили, что пациенты с COVID-19, которые находятся в начале заболевания, скорее всего, снизят обнаружены уровни РНК SARS-CoV-2 в аэрозолях для дыхания. Однако разница в передаче вируса от человека к человеку была большой. Некоторые пациенты на чудо высвобождали больше вируса от разговоров, чем от пения", - поделилась соруководитель проекта д-р Кристен Коулман из Медицинской школы Duke-NUS.

"Пока было трудно напрямую показать, как может передаваться SARS-CoV-2. Благодаря координации усилий одного из наших врачей-резидентов, доктора Шона Онга, и поддержке нашей бригады медсестер и пациентов, нам удалось изучить ключевые виды активности с высоким риском, такие как разговор и пение, обеспечив при этом безопасность пациентов и персонала. В итоге мы получили прямые измерения, которые показывают, что кроме респираторных капель, вирусные частицы, выделяющиеся при выдохе, и виды вокализации, вероятно, являются важными механизмами передачи SARS-CoV-2", - сказал д-р Марк Чен, руководитель исследовательского отдела NCID.

В исследовании также принимали участие сотрудники кафедры микробиологии, иммунологии, отоларингологии и медицины Медицинской школы NUS Yong Loo Lin, больницы Тан Ток Сенг, системы здравоохранения Национального университета, а также Института молекулярной и клеточной биологии Агентства по вопросам науки, технологий и исследований (A*STAR). Он был поддержан Сингапурским национальным советом медицинских исследований и NUS.

Многоуровневый подход для борьбы с инфекциями

Результаты этого исследования показали, что необходимо уменьшить влияние мелкодисперсных аэрозолей, особенно в помещении, где скорее всего происходит передача SARS-CoV-2 воздушно-капельным путем. Уменьшение влияния мелкодисперсных респираторных аэрозолей можно достичь с помощью не фармацевтических вмешательств, таких как использование универсальных масок, физическое дистанцирование, усиление вентиляции помещения, более эффективную фильтрацию и надлежащее применение технологий очистки воздуха.

В частности, исследовательская группа рекомендовала многоуровневый подход к контрольным мероприятиям для уменьшения риска передачи SARS-CoV-2 воздушно-капельным путем.

"Хотя наши попытки вырастить инфекционный вирус в культуре клеток были неудачными, наши исследования могут дать важный базовый уровень для руководства деятельностью профилактическими мерами", - пояснил профессор Пол Тамбих из Медицинской школы NUS Yong Loo Lin, один из соавторов научной работы.

"В ситуациях, связанных с пением, важными соображениями являются безопасные дистанции между певцами, а также предотвращение и фильтрация воздушного потока от хора к аудитории, например, развертывание воздушных завес. Для ситуаций, включающих разговор, определение режима воздушного потока и минимизация влияния через конфигурацию сидений и мебели, дистанцирование и изменение движения воздуха, например вентиляторы, включая настольные вентиляторы — это практичные варианты, которые можно использовать для снижения риска передачи SARS-CoV-2", - прокомментировал доцент Тхам.

Дальнейшие исследования

Учитывая новые варианты коронавируса, особенно вариант Дельта, который, как сообщается, является более инфекционным, исследователи планируют использовать те же методы, чтобы определить, есть ли аэрозольная вирусная нагрузка, связанная с новыми вариантами, особенно с вариантом Дельта, выше предыдущих штаммов.

Поскольку разговоры является преобладающей деятельностью общественности, исследовательская группа также стремится установить инфекционность воздушно-капельных аэрозолей или живого вируса, передающегося через разговор инфицированными людьми.