Коронавірус: що відомо про суперпоширення

Наприкінці лютого 175 науковців та інженерів з усього світу взяли участь у конференції біотехнологічної компанії Biogen у Бостоні, Массачуссетс. Два дні учасники конференції потискали одне одному руки, говорили і сиділи разом за обіднім столом. Іронія в тому, що в аґенді конференції, зокрема, була і тема про новий коронавірус. Декілька людей, як згодом виявилося, були його носіями. Внаслідок цієї події тільки у Массачуссетсі 99 людей захворіли на COVID-19. 

Приблизно тоді ж коронавірус поширився серед приблизно ста людей, які прийшли на похорон у Олбані (штат Джорджія), і перекинувся на довколишні містечка, що стало одним із найгірших локальних спалахів COVID-19 у США. Наступного місяця одна людина заразила 52 учасників хорової репетиції у штаті Вашингтон, з яких двоє померли. А в Арканзасі інфікований пастор місцевої церкви та його дружина передали вірус 30 парафіянам, з яких троє померло.

Коли науковці отримали більше інформації про новий коронавірус, стало зрозуміло, що дуже важливу роль у його розповсюдженні відіграють так звані «події з суперпоширенням», коли одна людина інфікує непропорційно велику кількість інших. Конференція у Бостоні, похорон в Олбані та хорова репетиція у штаті Вашингтон були найбільшими такими подіями з початку епідемії у Сполучених Штатах. Власне, математичне моделювання показує, що приблизно 10–20% носіїв вірусу зумовлюють 80% випадків його передачі.

З цього, отже, випливає, що для сповільнення пандемії необхідно насамперед випереджувати ситуації з суперпоширенням, – стверджує Семюель Скарпіно, комп'ютерний науковець із Північно-Східного університету у Бостоні, який моделює динаміку інфекційних захворювань. Вчені ідентифікували фактори, які прискорюють такі події. Це, зокрема, закриті та погано провітрювані приміщення, близькі контакти між людьми, а також їхнє скупчення.

Моделюючи динаміку інфекційних захворювань, епідеміологи використовують не лише середню кількість людей, яких інфікує один носій хвороби [R₀], а й так званий коефіцієнт дисперсії, який позначають літерою «k». Цей параметр показує, наскільки хвороба кластеризується. Мале значення «k» означає, що відносно невелика кількість людей передає її іншим, натомість велике – вказує на радше рівномірне поширення хвороби. Наприклад, дослідження понад тисячі випадків COVID-19 у Гонконзі виявило, що коефіцієнт «k» дорівнював 0,45. Це більше, ніж у SARS і МERS, – але значно менше, ніж в «іспанки» 1918 року. Іншими словами, суперпоширення відіграє меншу роль у теперішній пандемії, ніж під час спалахів SARS і MERS, але набагато більшу, ніж у випадку «іспанки».

Новий коронавірус найчастіше поширюється через респіраторні крапельки, які утворюються під час кашлю, пчихання, розмови та дихання. Якщо симптоми хвороби з'являються одразу, люди найчастіше залишаються вдома і менше передають інфекцію іншим. Але якщо вони виникають пізніше (у випадку коронавірусу це приблизно шість днів), шанси передати хворобу іншим зростають у рази, – каже Лаунер Ансель Меєрс, виконавчий директор Консорціуму моделювання COVID-19 при Техаському університеті в Остіні. За даними Центру контролю та профілактики захворювань США (CDC), 40% випадків передачі коронавірусу сталися ще до того, як у хворого появилися перші симптоми. Цей час дає людині досить велике «вікно», щоби проконтактувати з іншими і, можливо, потрапити у ситуацію, яка сприяє суперпоширенню.

Дослідники визначили декілька факторів, які цьому сприяють. Наприклад, погана вентиляція приміщення значно збільшує ймовірність заразитися. Дослідження у Японії виявило, що закрите приміщення збільшує шанси зараження на 18% порівняно з перебуванням на свіжому повітрі. Схоже дослідження британських науковців показало, що майже всі випадки суперзараження відбувалися у закритих або напівзакритих приміщеннях. Найбільші осередки інфекцій, зокрема, були в будинках для літніх людей, церквах, харчових підприємствах, супермаркетах, гуртожитках, тюрмах та на кораблях.

Не дивує і те, що всі ці установи мають спільну рису – всі вони є місцями скупчення великої кількості людей. «Якщо ви збирається не більш, ніж уп'ятьох, суперзараженням досягти дуже складно», – стверджує Меєрс. Але якщо розмір групи збільшується, то й ризик поширення інфекції також зростає.

Тривалість контактів також відіграє роль. Що довше члени групи контактують між собою, то більша ймовірність зараження. На запитання про те, скільки саме потрібно контактувати з хворою людиною, щоби самому заразитися, поки немає однозначної відповіді, – каже Сира Мадад, інфекціоніст з лікарні Health+ у Нью-Йорку. У своїх дослідженнях вона використовує еталонний показник у 10 хвилин, що, однак, менше за аналогічний орієнтир CDC [Центр з контролю та профілактики захворювань у США], що становить 15 хвилин. Певні працівники – наприклад, касири супермаркетів – взаємодіють із дуже великою кількістю людей і перебувають у ситуації, яка сприяє суперпоширенню. За словами Меєрс, на ці групи людей потрібно звернути ключову увагу в боротьбі проти COVID-19.

Те, що роблять люди, очевидно, також відіграє свою роль. Ми всі бачили, як респіраторні крапельки виділяються при чханні. Але їх дуже багато і під час звичайної розмови, – каже хімічний інженер Вільям Рістенпарт з Університету Каліфорнії в Дейвісі. Команда Рістенпарта виявила, що коли ви розмовляєте, то виділяєте їх більше, ніж під час звичайного дихання. Якщо розмова гучна, їх ще більше. Також їх багато під час співу – що частково пояснює випадок суперзараження на хоровій репетиції. Інтенсивне дихання під час занять спортом, як виглядає, також може сприяти поширенню COVID-19. Наприклад, 65 випадків коронавірусної інфекції в Південній Кореї простежили до занять фітнесом у залах, де одночасно займалися 22 людей. Цікаво, що у тих самих залах відбувалися також групові заняття з йоги, які не призвели до жодного випадку зараження. Дослідження коронавірусу в Японії продемонструвало, що найбільшими локальними розповсюджувачами були спортивні зали, караоке-клуби та бари.

Слід наголосити, що команда Рістенпарта досліджувала не безпосередньо коронавірус, а лише виділення частинок, що переносяться повітрям. Вчені також виявили доволі інтригуючі дані: окремі індивіди виділяють набагато більше таких частинок, ніж інші. «Ви не можете наперед сказати, хто це. Однією з них, наприклад, була невелика на зріст молода дівчина, тоді як я – великий, кремезний хлопець – таким не є», – каже Рістенпарт.

Дослідження ситуацій із суперзараженням привело дослідників до думки, що саме вони чи не найбільше відповідають за поширення коронавірусу. «Усі дані, які я досі бачив, вказують на те, що якщо ви мінімізуєте такі ситуації, то темп поширення хвороби швидко сповільниться. – каже Скарпіно. – В Сієтлі було кілька випадків, коли первинні носії хвороби взагалі нікого не заразили. З цього можна зробити висновок, що вірус не поширюватиметься, якщо не буде обставин, які цьому сприяють».

Але у Сполучених Штатах, де вже зареєстрували 2,16 млн випадків зараження та 117 тисяч смертей від вірусу, такі ситуації тепер саме перебувають на піку – адже країна знову відкриває багато бізнесів, тож більше людей надалі контактуватимуть у групах. В Японії чиновники у сфері охорони здоров’я радять уникати таких ситуацій: замкнених приміщень з поганою вентиляцією, місць скупчень людей та тісних міжособистісних контактів. Здатність вірусу заражати не є цілковито властивістю цього патогена, – каже Крістофер Мур, комп’ютерний науковець із Інституту Санта-Фе. «Ця здатність є похідною від його взаємодії із суспільством», – стверджує дослідник. Це означає, щопринаймні на одну частину в цьому рівнянні ми можемо впливати.

Christie Aschwanden
How ‘Superspreading’ Events Drive Most COVID-19 Spread
Scientific American, 23.06.2020
Зреферував Є. Л.