Several months into a pandemic that has claimed hundreds of thousands of lives and decimated economies around the world, scientists still lack a complete understanding of how the virus that caused it is transmitted. Op sommige plaatsen zijn de sluitingen al aan het afnemen en de mensen bereiden zich voor om terug te keren naar een versie van het werk en het sociale leven. Maar een cruciale vraag blijft hardnekkig bestaan: Kan de ziekteverwekker achter COVID-19 “airborne” zijn?

Maandenlang hebben de Amerikaanse Centers for Disease Control and Prevention en de Wereldgezondheidsorganisatie volgehouden dat het nieuwe coronavirus voornamelijk wordt verspreid door druppeltjes van iemand die hoest, niest of zelfs praat binnen een paar meter afstand. Maar uit anekdotische berichten blijkt dat het virus ook kan worden overgedragen via in de lucht zwevende deeltjes (de zogenaamde “aerosoltransmissie”). En de WHO heeft onlangs haar richtsnoeren herzien en gezegd dat een dergelijke overdracht, met name in “binnenlocaties met drukke en onvoldoende geventileerde ruimten waar besmette personen lange tijd met anderen doorbrengen, niet kan worden uitgesloten”. Na het bijwonen van een koorrepetitie in Washington State begin maart, werden tientallen mensen gediagnosticeerd met of ontwikkelden symptomen van COVID-19, hoewel ze elkaar geen hand hadden geschud of dicht bij elkaar hadden gestaan. Ten minste twee stierven. Na een diner in een restaurant met airconditioning in China eind januari werden drie gezinnen aan naburige tafels ziek van het virus – mogelijk via druppeltjes die door de lucht werden geblazen.

Om het vooruitzicht van verspreiding van het nieuwe coronavirus via de lucht te bespreken, is het eerst nodig om te begrijpen wat wetenschappers bedoelen met “via de lucht”. De term verwijst naar de overdracht van een ziekteverwekker via aërosolen – kleine ademhalingsdruppeltjes die in de lucht kunnen blijven hangen (bekend als druppelkernen) – in tegenstelling tot grotere druppels die binnen een paar meter op de grond vallen. In werkelijkheid is het onderscheid tussen druppels en aërosolen echter niet zo duidelijk. “Het onderscheid tussen wat wordt aangeduid als ‘verspreiding door de lucht’ en ‘druppelverspreiding’ is echt een spectrum,” vooral als het gaat om relatief kleine afstanden, zegt Joshua Santarpia, een universitair hoofddocent pathologie en microbiologie aan de Universiteit van Nebraska Medical Center.

Verspreiding door de lucht is verondersteld voor andere dodelijke coronavirussen, waaronder degenen die ernstig acuut respiratoir syndroom (SARS) en Midden-Oosten respiratoir syndroom (MERS) veroorzaken. Een handvol studies suggereren dat het nieuwe coronavirus, SARS-CoV-2, kan bestaan als aërosol in gezondheidszorgomgevingen. Maar er is nog veel onbekend over de vraag of het aërosolvirus besmettelijk is en aan welke hoeveelheid virus men moet worden blootgesteld om ziek te worden, de zogenaamde minimale besmettelijke dosis. Zelfs als overdracht via aërosolen plaatsvindt, is het niet duidelijk hoe vaak dit voorkomt in vergelijking met andere transmissieroutes, zoals druppels of oppervlakken. Het achterhalen van deze informatie is van vitaal belang, vooral gezien het feit dat mensen SARS-CoV-2 kunnen verspreiden terwijl ze geen symptomen hebben.

Misschien is “Is het coronavirus airborne?” de verkeerde vraag. COVID-19 kan de potentie hebben voor verspreiding door de lucht, zegt Stanley Perlman, een professor in de microbiologie aan de Universiteit van Iowa. “Maar of het klinisch van belang is, is echt de vraag die men wil weten,” zegt hij.

Evidence for Aerosol Transmission

Enigszins het sterkste bewijs dat overdracht van het nieuwe coronavirus via de lucht mogelijk is, komt uit een studie die eind vorige maand in Nature werd gepubliceerd. Daarin maten onderzoekers het genetisch materiaal van het virus, of RNA, in aërosolen die in februari en maart werden bemonsterd in twee ziekenhuizen in Wuhan, China – de stad waar de uitbraak naar algemeen wordt aangenomen is begonnen. De onderzoekers vonden zeer lage niveaus van viraal RNA in de lucht op de isolatieafdelingen van de ziekenhuizen en in geventileerde patiëntenkamers. Maar er waren meetbaar hogere niveaus in de toiletruimten van sommige patiënten. Zij vonden ook hoge niveaus van viraal RNA op plaatsen waar medisch personeel beschermende uitrusting uittrekt, evenals op twee plaatsen in de buurt van de ziekenhuizen waar het druk is. “Onze studie en verschillende andere studies bewezen het bestaan van SARS-CoV-2 aerosolen en impliceerden dat SARS-CoV-2 aerosol transmissie een niet te verwaarlozen route zou kunnen zijn van besmette dragers naar iemand in de buurt,” zegt studie co-auteur Ke Lan, een professor en directeur van het State Key Laboratory of Virology aan de Wuhan University.

Een preprint (nog niet gepubliceerd) onderzoek onder leiding van Santarpia en zijn collega’s vond eveneens bewijs van virale besmetting in luchtmonsters en oppervlakken van kamers waar COVID-19-patiënten in isolatie werden gehouden. “Ik denk dat velen van ons, inclusief ikzelf, sterk het gevoel hebben dat de transmissieroute via de lucht zeer goed mogelijk is,” zegt hij. “Ik zou aarzelen om het bewezen te noemen. Maar ik denk dat er steeds meer bewijs is om het te ondersteunen.”

Zowel de Nature studie als Santarpia’s paper maten viraal RNA, geen echt virus, dus het is niet duidelijk dat het materiaal dat in aërosolen werd gevonden functioneel besmettelijk was. “Het vinden van RNA vertelt je niet dat je aërosolverspreiding hebt,” zegt Perlman, die bij geen van beide studies betrokken was.

Een ander artikel, onlangs gepubliceerd in het New England Journal of Medicine, toonde aan dat besmettelijk SARS-CoV-2-virus ten minste drie uur in aërosolen kan blijven – en gedurende meerdere dagen op verschillende oppervlakken – in een laboratoriumomgeving. Maar de hoeveelheid levensvatbaar virus nam in die tijd aanzienlijk af. Wetenschappers weten niet wat de besmettelijke dosis van SARS-CoV-2 is. (Voor influenza hebben studies aangetoond dat slechts drie virusdeeltjes volstaan om iemand ziek te maken.)

Over het geheel genomen is het meeste bewijs dat SARS-CoV-2 door de lucht kan worden overgedragen afkomstig van klinische settings – waar meestal veel zieke mensen zijn en waar invasieve procedures kunnen plaatsvinden, zoals intubaties, waardoor patiënten moeten hoesten en aërosolen kunnen ontstaan. Het is niet duidelijk hoe representatief deze ruimtes zijn voor de dagelijkse omgeving. “Er is niet veel overtuigend bewijs dat aërosolverspreiding een belangrijk deel is van de overdracht” van COVID-19, zegt Perlman.

Die beoordeling betekent niet dat het niet voorkomt, echter. Benjamin Cowling, hoofd van de afdeling epidemiologie en biostatistiek aan de School of Public Health van de Universiteit van Hong Kong, zegt dat er een populaire misvatting is dat als een virus zich überhaupt door de lucht kan verspreiden, het in staat moet zijn om zich over een grote afstand te verspreiden. Hij geeft het voorbeeld van iemand die in een restaurant zit te roken: “Als de persoon aan de andere kant van het restaurant rookt, zou je dat waarschijnlijk niet ruiken, en je zou het zelfs nooit merken. Dat komt omdat de rook jou nooit zou bereiken,” zegt hij. “Het betekent niet dat er geen rook geproduceerd wordt.” Met andere woorden, alleen omdat SARS-CoV-2 misschien niet over grote afstand wordt overgedragen, wil dat niet zeggen dat het niet in de lucht zit. Net als sigarettenrook verspreiden aërosoldeeltjes zich in een wolk rond een persoon, waarbij de concentratie het hoogst is in de buurt van de roker en lager naarmate men verder weg is.

Zelfs als aërosolen zich niet verder verspreiden dan de meeste druppels, kan de vaak aangehaalde “zes-voet-regel” voor sociale afstand afhangen van de omstandigheden, zegt Cowling. Als er een ventilator of airconditioner is, kunnen besmettelijke aërosolen (of zelfs druppels, zoals werd vermoed in het geval van dat restaurant in China) mogelijk iemand ziek maken die verder weg is en benedenwinds is.

Enig bewijs suggereert dat praten een belangrijke manier van virale overdracht zou kunnen zijn. Een studie gepubliceerd op 13 mei in Proceedings of the National Academy of Sciences USA gebruikte laserlichtverstrooiing om kleine speekseldruppeltjes te visualiseren die tijdens het spreken worden uitgestoten. In het onderzoek werden geen druppeltjes met levensvatbaar SARS-CoV-2-virus gemeten. Maar als men aanneemt dat de druppeltjes zeven miljoen virusdeeltjes per milliliter bevatten, kan een minuut van luid spreken meer dan 1000 virus bevattende druppeltjes genereren die acht minuten of langer in de lucht kunnen hangen, schrijven de onderzoekers in de studie. “Er is een aanzienlijke waarschijnlijkheid dat normaal spreken virusoverdracht door de lucht veroorzaakt in besloten omgevingen,” concluderen ze.

Factoren die het risico van verspreiding door de lucht beïnvloeden

Cowling veronderstelt dat veel respiratoire virussen kunnen worden verspreid via de luchtroute – maar dat de mate van besmettelijkheid laag is. Voor de seizoensgriep is het basisreproductiegetal, of R0-een technische aanduiding voor het gemiddelde aantal mensen dat door een zieke wordt besmet- ongeveer 1,3. Voor COVID-19 wordt het geschat op ergens tussen twee en drie (maar mogelijk zelfs op 5,7). Vergeleken met mazelen, dat een R0 heeft in het bereik van 12 tot 18, suggereren deze waarden dat de meeste mensen met de ziekte veroorzaakt door SARS-CoV-2 niet extreem besmettelijk zijn.

Maar er zijn schijnbare uitzonderingen, zoals de koorrepetitie in Washington State, zegt Cowling. In een CDC-rapport over het evenement dat op 12 mei werd vrijgegeven, werd vastgesteld dat van de 61 mensen die de 2,5 uur durende training bijwoonden (van wie er één coronavirussymptomen had), 32 bevestigde COVID-19-infecties ontwikkelden en 20 waarschijnlijke infecties ontwikkelden. In het rapport werd geconcludeerd dat “de overdracht waarschijnlijk werd vergemakkelijkt door de nabijheid (minder dan 2 meter) tijdens de oefening en versterkt door het zingen” en dat het zingen “kan hebben bijgedragen tot de overdracht door de emissie van aërosols, die wordt beïnvloed door de luidheid van het zingen”. Om onbekende redenen lijken sommige mensen veel meer mensen te besmetten dan anderen. Deze zogenaamde superspreiders werden ook gedocumenteerd in de SARS-uitbraak van 2003. Volgens de 20/80-regel kan ongeveer 80 procent van de besmettingen in verband worden gebracht met slechts 20 procent van de gevallen, merkt Cowling op. “We weten niet hoe we die 20 procent kunnen identificeren,” zegt hij. “Maar als we dat op de een of andere manier zouden kunnen, dan zou dat een grote vooruitgang zijn.”

Ventilatie speelt waarschijnlijk ook een belangrijke rol in hoe gemakkelijk het virus door de lucht kan worden overgedragen. Binnenruimtes vormen waarschijnlijk een groter risico dan buitenruimtes, vooral als ze slecht geventileerd zijn, zeggen Cowling en anderen. Drukke ruimten zoals bars, restaurants en metro’s kunnen een risico vormen, vooral als mensen asymptomatisch zijn en lange perioden in dergelijke ruimten doorbrengen. Voorzorgsmaatregelen zouden betere ventilatie, regelmatige reiniging en het dragen van maskers kunnen omvatten.

Cowling was co-auteur van een studie, begin april gepubliceerd in Nature Medicine, van patiënten met luchtweginfecties in een polikliniek in Hong Kong tussen 2013 en 2016. Dit onderzoek detecteerde RNA van seizoensgebonden coronavirussen – het soort dat verkoudheid veroorzaakt, niet COVID-19 – evenals seizoensgebonden influenzavirussen en rhinovirussen, in zowel druppeltjes als aerosolen in de uitgeademde adem van de patiënten. De paper, geleid door Nancy Leung, een assistent-professor aan de school voor volksgezondheid van de Universiteit van Hong Kong, ontdekte dat het dragen van chirurgische maskers de hoeveelheden influenza RNA in druppeltjes en van seizoensgebonden coronavirus RNA in aerosolen verminderde.

Hoewel de studie niet specifiek naar COVID-19 keek, ondersteunen de bevindingen het dragen van maskers als een effectieve manier om de overdracht van het virus van een geïnfecteerde persoon te beperken – in medisch jargon bekend als bronbestrijding. Er is niet veel bewijs dat maskers bescherming bieden aan gezonde mensen, hoewel dat mogelijk is (en kan afhangen van het type masker). Gezien de prevalentie van asymptomatische infectie met COVID-19 is het dragen van maskers door iedereen echter gerechtvaardigd om te voorkomen dat mensen die niet weten dat ze ziek zijn, anderen besmetten. In Hong Kong, dat zijn uitbraak relatief onder controle heeft gehouden, worden maskers gedragen door de overgrote meerderheid van de bevolking, zegt Cowling.

De waarschijnlijkheid van overdracht via de lucht – vooral in vergelijking met andere routes, zoals druppels of oppervlakken – blijft onduidelijk. De meeste onderzoekers denken nog steeds dat het nieuwe coronavirus voornamelijk wordt verspreid via druppeltjes en het aanraken van besmette mensen of oppervlakken. Dus ijverig handen wassen en sociale afstand houden zijn nog steeds de belangrijkste maatregelen die mensen kunnen nemen om besmetting te voorkomen.

Leung plaatst de risico’s in perspectief. Het meeste van wat mensen weten over aerosoltransmissie is van tuberculose, mazelen en waterpokken, zegt ze – en deze ziekteverwekkers hebben meestal een hoge overdraagbaarheid, met de mogelijkheid van verspreiding over grote afstand. “De conventionele manier van denken is dan ook, dat zodra je het hebt over aërosol transmissie, iedereen zo bezorgd is omdat de overdraagbaarheid hoger is en dat het moeilijker te controleren is,” legt ze uit. Maar zelfs als er sprake is van overdracht via de lucht, kan dit alleen gebeuren op korte afstand, waarbinnen andere infectieroutes net zo waarschijnlijk of meer zijn. Dus, voegt Leung eraan toe, “het hebben van een hoger risico op aerosoltransmissie zelf vertaalt zich niet noodzakelijkerwijs in meer overdraagbaarheid.”

Lees meer over de uitbraak van het coronavirus van Scientific American hier, en lees de berichtgeving van ons internationale netwerk van tijdschriften hier.

Opmerking van de redacteur (7/9/20): Dit artikel werd bijgewerkt in het licht van de erkenning van de Wereldgezondheidsorganisatie van mogelijke aërosoloverdracht van het nieuwe coronavirus. De ommekeer kwam nadat meer dan 200 wetenschappers bijdroegen aan een open brief die wees op het cumulatieve bewijs voor dit type transmissie. De tekst was eerder op 15 mei gewijzigd om nieuwe informatie op te nemen over druppels die worden verspreid door praten en over een koorpraktijk in de staat Washington die veel mensen ziek heeft gemaakt.