Дрібнодисперсні аерозолі, що виділяються під час розмови та співу, можуть зіграти вирішальну роль у передаванні COVID-19

Знакові результати нового дослідження підкреслюють важливість зменшення впливу дрібних респіраторних аерозолів, особливо у приміщенні.

Про це розповідається у пресрелізі Національного університету Сінгапуру (NUS).

Вважається, що коронавірусна хвороба 2019 (COVID-19) поширюється в першу чергу, коли інфікована людина кашляє або чхає, але мало відомо про її передачу через такі види діяльності, як дихання, розмова та спів.

Нове вчення, проведене у Національному центрі інфекційних хвороб (NCID) під керівництвом дослідників з NUS, показало, що частинки тяжкого гострого респіраторного синдрому коронавірусу (SARS-CoV-2) можуть бути аерозольовані інфікованою людиною під час розмови та співу. Вони також виявили, що дрібнодисперсні аерозолі (менш як 5 мікрометрів або мкм), що утворюються в результаті цих двох видів діяльності, містять більше частинок вірусу, ніж грубі аерозолі (понад 5 мкм). Дослідники дійшли висновку, що дрібні респіраторні аерозолі можуть відігравати значну роль у передачі SARS-CoV-2, особливо у приміщенні, а отже, їх слід враховувати при плануванні заходів профілактики інфекцій.

"Хоча попередні дослідження встановили відносну кількість аерозолів (або кількість частинок), що утворюються внаслідок подібної активності, вони не вимірювали кількість частинок вірусу SARS-CoV-2. Наскільки нам відомо, це перше дослідження для кількісної оцінки та порівняння частинок SARS-CoV-2 в аерозолях, що утворюються під час дихання, розмови та співу. Тому робота нашої команди є основою для оцінки ризику передачі інфекції", - сказав керівник проєкту, доцент Тхам Квок Вай, співробітник кафедри навколишнього середовища Школи дизайну та навколишнього середовища NUS.

Дослідження було вперше опубліковано онлайн в журналі «Clinical Infectious Diseases» 6 серпня 2021 року. Протягом одного дня після публікації цей матеріал потрапив у 5 відсотків кращих результатів усіх досліджень, оцінених науково-дослідницькою компанією Altmetric, і отримав один із найвищих показників уваги після врахування різних факторів, таких як відносне охоплення із соціальних мереж, блогів, політичних документів тощо.

Вимірювання частинок SARS-CoV-2 у респіраторних аерозолях

У дослідженні взяли участь 22 пацієнти з COVID-19, які були госпіталізовані до NCID з лютого по квітень 2021 року. NCID був дослідницьким центром, який відбирав і набирав пацієнтів, а також проводив секвенування повного геному для визначення штамів вірусної інфекції.

Учасники мали виконати три окремі видихальні дії в один день. Ці заходи передбачали 30 хвилин дихання, 15 хвилин розмов у вигляді читання вголос уривків з дитячої книги та 15 хвилин співу різних пісень із відпочинком між діями.

Учасники повинні були виконати ці три дії, використовуючи спеціально розроблене обладнання для збору видиху, відоме як Gesundheit-II. Це обладнання було надано для дослідження його винахідником професором Дональдом Мілтоном з Університету Меріленду, який є одним зі співавторів роботи та співробітником у проєкті. У дослідженнях учасники повинні були покласти голову у конусоподібний вхідний отвір обладнання. Цей конус служив у якості витяжки, у якому повітря безперервно втягувалося навколо голови учасника, що дозволяло збирати частинки з видиху у приєднаний пробовідбірник.

Аерозолі збиралися у двох фракціях за розміром, а саме: крупні (понад 5 мкм) і дрібні (менше або дорівнюють 5 мкм). Кількісне визначення зразка вірусного навантаження проводили за допомогою методу, відомого як кількісна полімеразна ланцюгова реакція зі зворотною транскрипцією.

"Ми помітили, що пацієнти з COVID-19, які перебувають на початку захворювання, швидше за все, знизять виявлені рівні РНК SARS-CoV-2 в аерозолях для дихання. Однак різниця у передачі вірусу від людини до людини була великою. Деякі пацієнти на диво вивільняли більше вірусу від розмов, ніж від співу", - поділилася співкерівник проєкту д-р Крістен Коулман з Медичної школи Duke-NUS.

"Поки що було важко напряму показати, як може передаватися SARS-CoV-2. Завдяки координації зусиль одного з наших лікарів-резидентів, доктора Шона Онга, та підтримці нашої бригади медсестер та пацієнтів, нам вдалося вивчити ключові види активності з високим ризиком, такі як розмова та спів, забезпечивши при цьому безпеку пацієнтів та персоналу. У підсумку ми отримали прямі вимірювання, які показують, що крім респіраторних крапель, вірусні частинки, що виділяються при видиху, та види вокалізації, ймовірно, є важливими механізмами передачі SARS-CoV-2", - сказав д-р Марк Чен, керівник дослідницького відділу NCID.

У дослідженні також брали участь співробітники кафедри мікробіології, імунології, отоларингології та медицини Медичної школи NUS Yong Loo Lin, лікарні Тан Ток Сенг, системи охорони здоров’я Національного університету, а також Інституту молекулярної та клітинної біології Агентства з питань науки, технологій та досліджень (A*STAR). Він був підтриманий Сінгапурською національною радою медичних досліджень та NUS.

Багаторівневий підхід для боротьби з інфекціями

Результати цього дослідження продемонстрували, що необхідно зменшити вплив дрібнодисперсних аерозолів, особливо у приміщенні, де найвірогідніше відбувається передача SARS-CoV-2 повітряно-крапельним шляхом. Зменшення впливу дрібнодисперсних респіраторних аерозолів можна досягти за допомогою не фармацевтичних втручань, таких як використання універсальних масок, фізичне дистанціювання, посилення вентиляції приміщення, більш ефективна фільтрація та належне застосування технологій очищення повітря.

Зокрема, дослідницька група рекомендувала багаторівневий підхід до контрольних заходів для зменшення ризику передачі SARS-CoV-2 повітряно-крапельним шляхом.

"Хоча наші спроби виростити інфекційний вірус у культурі клітин були невдалими, наші дослідження можуть дати важливий базовий рівень для керівництва діяльністю профілактичними заходами", - пояснив професор Пол Тамбіх з Медичної школи NUS Yong Loo Lin, один зі співавторів наукової роботи.

"У ситуаціях, пов'язаних зі співом, важливими міркуваннями є безпечні дистанції між співаками, а також запобігання та фільтрація повітряного потоку від хору до аудиторії, наприклад, розгортання повітряних завіс. Для ситуацій, що включають розмову, визначення режиму повітряного потоку та мінімізацію впливу через конфігурацію сидінь та меблів, дистанціювання та зміну руху повітря, наприклад вентилятори, включаючи настільні вентилятори, – це практичні варіанти, які можна використати для зниження ризику передачі SARS-CoV-2", - прокоментував доцент Тхам.

Подальші дослідження

З огляду на новіші варіанти коронавірусу, особливо варіант Дельта, який, як повідомляється, є більш інфекційним, дослідники планують використовувати ті ж методи, щоб визначити, чи є аерозольне вірусне навантаження, пов'язане з новими варіантами, особливо з варіантом Дельта, вище попередніх штамів.

Оскільки розмови є переважною діяльністю громадськості, дослідницька група також прагне встановити інфекційність повітряно-крапельних аерозолів або живого вірусу, що передається через розмову інфікованими людьми.