Nella città natale di Lidia Morawska, Brisbane sulla costa orientale dell’Australia, i segnali stradali trasmettono un semplice messaggio: ‘Lavati le mani, salva la vita’. Lei non ha alcun problema con questo: “Lavarsi le mani è sempre una buona misura”, dice la scienziata dell’aerosol, che lavora alla Queensland University of Technology. Ma il cartello potrebbe essere superato.

Le linee di prova convergenti indicano che la SARS-CoV-2, il coronavirus responsabile della pandemia COVID-19, può passare da persona a persona in piccole gocce chiamate aerosol che si diffondono nell’aria e si accumulano nel tempo. Dopo mesi di dibattito sulla possibilità che le persone possano trasmettere il virus attraverso l’aria espirata, c’è una crescente preoccupazione tra gli scienziati su questa via di trasmissione.

Il 6 luglio, Morawska e lo scienziato Donald Milton dell’Università del Maryland, College Park, sostenuto da un gruppo internazionale di 237 altri clinici, medici di malattie infettive, epidemiologi, ingegneri e scienziati di aerosol, hanno pubblicato un commento1 sulla rivista Clinical Infectious Diseases che esorta la comunità medica e le autorità sanitarie pubbliche a riconoscere il potenziale di trasmissione per via aerea. Chiedono anche misure preventive per ridurre questo tipo di rischio.

I ricercatori sono frustrati dal fatto che le agenzie chiave, come l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), non hanno ascoltato i loro consigli nei loro messaggi pubblici.

In risposta al commento, l’OMS ha ammorbidito la sua posizione. In una conferenza stampa del 7 luglio, Benedetta Allegranzi, capo tecnico della task force dell’OMS sul controllo delle infezioni ha detto: “Dobbiamo essere aperti a queste prove e capire le sue implicazioni riguardo alle modalità di trasmissione, e anche riguardo alle precauzioni che devono essere prese”.

Il 9 luglio, l’OMS ha pubblicato un rapporto scientifico sulla trasmissione virale. Sostiene che sono necessarie più ricerche “date le possibili implicazioni di tale via di trasmissione”, ma riconosce che non si può escludere la trasmissione di aerosol a corto raggio in spazi affollati e poco ventilati. (L’OMS ha detto a Nature che stava lavorando su questo documento da un mese, e che non era un risultato del commento).

“Il messaggio sulla trasmissione per via aerea è lì”, dice Morawska.

Per mesi, l’OMS ha fermamente respinto l’idea che ci sia una minaccia significativa che il coronavirus sia trasmesso da aerosol che possono accumularsi in luoghi poco ventilati ed essere trasportati dalle correnti d’aria. L’agenzia sostiene che il virus si diffonde principalmente da superfici contaminate e da goccioline più grandi degli aerosol che si generano tossendo, starnutendo e parlando. Si pensa che queste percorrano distanze relativamente brevi e cadano rapidamente dall’aria.

Questo tipo di orientamento ha ostacolato gli sforzi che potrebbero prevenire la trasmissione per via aerea, come le misure che migliorano la ventilazione degli spazi interni e i limiti sulle riunioni al chiuso, dicono i ricercatori nel commento: “Siamo preoccupati che la mancanza di riconoscimento del rischio di trasmissione per via aerea del COVID-19 e la mancanza di chiare raccomandazioni sulle misure di controllo contro il virus per via aerea avrà conseguenze significative: le persone possono pensare di essere completamente protette aderendo alle raccomandazioni attuali, ma in realtà, sono necessari ulteriori interventi per via aerea per ridurre ulteriormente il rischio di infezione.”

Questo è particolarmente importante ora, come le chiusure imposte dal governo diminuiscono e le aziende riaprono. “Per controllare, dobbiamo controllare tutti i mezzi di infezione”, dice Morawska, che per prima ha contattato l’OMS con le sue preoccupazioni e ha pubblicato una sintesi delle prove2 all’inizio di aprile.

Ma questa conclusione non è popolare con alcuni esperti perché va contro decenni di pensiero sulle infezioni respiratorie. Dagli anni ’30, i ricercatori e i funzionari della sanità pubblica hanno generalmente scontato l’importanza degli aerosol – goccioline di meno di 5 micrometri di diametro – nelle malattie respiratorie come l’influenza. Invece, l’opinione dominante è che i virus respiratori sono trasmessi dalle goccioline più grandi, o attraverso il contatto con le goccioline che cadono sulle superfici o sono trasferite dalle mani delle persone. Quando la SARS-CoV-2 è emersa alla fine del 2019, l’ipotesi era che si diffondesse nello stesso modo degli altri virus respiratori e che la trasmissione per via aerea non fosse importante.

L’OMS sta seguendo le prove disponibili e ha moderato la sua precedente opposizione all’idea che il virus possa diffondersi attraverso gli aerosol, dice Allegranzi. Dice che anche se l’OMS riconosce che la trasmissione per via aerea è plausibile, le prove attuali non sono sufficienti a dimostrare il caso. Aggiunge che le raccomandazioni per la distanza fisica, la quarantena e l’uso di maschere nella comunità sono suscettibili di andare in qualche modo verso il controllo della trasmissione tramite aerosol, se si sta verificando.

Dibattito vecchio

Il dibattito sulle vie di trasmissione ha grandi implicazioni per gli sforzi per fermare la diffusione del virus. Gli aerosol più piccoli e leggeri possono indugiare e accumularsi nell’aria e percorrere lunghe distanze grazie alle correnti d’aria. Ma gli studi che risalgono a quelli dell’ingegnere William Wells negli anni ’30 hanno suggerito che le goccioline grandi cadono dall’aria entro circa 2 metri.

Quando è emersa la SARS-CoV-2, i funzionari sanitari hanno raccomandato di lavarsi frequentemente le mani e di mantenere una distanza fisica per interrompere le vie di trasmissione delle goccioline e dei contatti. E alcuni ricercatori e medici dicono che questi approcci sono sufficienti. I dati sul monitoraggio dei contatti supportano queste misure, dice Kate Grabowski, un’epidemiologa di malattie infettive alla Johns Hopkins University di Baltimora, Maryland. “I contatti a più alto rischio sono quelli che sono individui con cui si condivide una casa o con cui si è stati in uno spazio confinato per un periodo di tempo sostanziale, il che mi porterebbe a credere che è probabilmente guidato principalmente dalla trasmissione di goccioline”, dice, anche se lei dice che la trasmissione di aerosol potrebbe verificarsi in rare occasioni.

Ma altri ricercatori dicono che studi di casi di cluster su larga scala hanno dimostrato l’importanza della trasmissione per via aerea. Quando i media hanno riportato un gran numero di persone che si sono ammalate in seguito a riunioni al chiuso, questo ha fatto sì che Kim Prather, uno scienziato dell’aerosol presso l’Università della California, San Diego, iniziasse a mettere in discussione l’adeguatezza delle raccomandazioni di distanziamento sociale dei Centri statunitensi per il controllo e la prevenzione delle malattie (CDC), che invitano le persone a stare a 1,8 metri di distanza. La diffusione al chiuso ha suggerito che il virus è stato trasmesso in un modo diverso da come le autorità sanitarie avevano ipotizzato. “Per un chimico atmosferico, quale io sono, l’unico modo per arrivare lì è metterlo nell’aria e tutti respirano quell’aria”, dice Prather, che si è unito al commento. “Questa è la pistola fumante.”

Molti ricercatori preoccupati per la trasmissione per via aerea indicano l’esempio di una fatidica prova del coro che ha avuto luogo a un’ora di macchina da Seattle, Washington, il 10 marzo. Sessantuno membri della Skagit Valley Chorale si sono riuniti per una prova che è durata due ore e mezza. Nonostante ci fosse un disinfettante per le mani alla porta e i membri del coro si fossero astenuti da abbracci e strette di mano, almeno 33 coristi hanno contratto la SARS-CoV-2 e 2 sono morti. Gli investigatori hanno concluso che il virus potrebbe essersi diffuso negli aerosol prodotti dal canto e da un “super-emettitore” che ha prodotto più particelle di aerosol del solito, anche se non possono escludere la trasmissione attraverso oggetti o grandi gocce3.

Ma Morawska ha modellato le condizioni della sala prove e dice che non c’è bisogno di invocare l’idea di un super-diffusore4. La ventilazione inadeguata, il lungo tempo di esposizione e il canto erano sufficienti a spiegare il numero di persone che si sono infettate. E nessuna quantità di ventilazione avrebbe potuto ridurre il rischio a un livello accettabile per le due ore e mezza di prove, dice.

In un altro caso, i ricercatori hanno usato un gas tracciante per dimostrare che gli aerosol trasportati dalle correnti di un condizionatore d’aria in un ristorante di Guangzhou, in Cina, erano responsabili di un’epidemia che ha colpito dieci commensali di tre famiglie diverse. Nessuno del personale o degli avventori seduti vicino ad altri condizionatori è stato infettato5.

Intanto, un passeggero di un autobus turistico nella provincia di Hunan in Cina ha infettato 8 delle 49 persone sull’autobus. Uno di questi era seduto a 4,5 metri di distanza dalla persona infetta ed è entrato e uscito dall’autobus attraverso una porta diversa. “Questo esclude la possibilità di contatto reciproco o di contatto molto stretto”, dice Yang Yang, un epidemiologo dell’Università della Florida a Gainsville che è coautore di un rapporto sul caso. “Penso che ci siano abbastanza prove per essere molto preoccupati negli ambienti interni, specialmente negli spazi confinati”, dice.

Gocce pericolose

Gli studi dei casi possono fornire prove circostanziali che gli aerosol portano il virus, ma i ricercatori vogliono stabilire come e quando questo accade. Il problema è catturare gli aerosol in atto.

Studi di laboratorio che risalgono agli anni ’30 e ’40 hanno concluso che le goccioline espulse parlando o tossendo sono più grandi degli aerosol. Queste gocce più grandi, più di 5 micrometri di diametro, cadono fuori dall’aria rapidamente perché sono troppo pesanti per cavalcare le correnti d’aria leggere.

Ma esperimenti più sensibili stanno ora dipingendo un quadro più complesso che indica l’importanza degli aerosol come via di trasmissione. Uno studio pubblicato a maggio ha utilizzato la diffusione della luce laser per rilevare le goccioline emesse da volontari sani mentre parlavano. Gli autori hanno calcolato6 che per la SARS-CoV-2, un minuto di conversazione ad alta voce genera più di 1.000 piccoli aerosol carichi di virus di 4 micrometri di diametro che rimangono nell’aria per almeno 8 minuti. Concludono che “c’è una sostanziale probabilità che il normale parlare causi la trasmissione del virus per via aerea in ambienti confinati”.

Un altro studio7 pubblicato da Morawska e dai suoi colleghi come preprint, che non è stato ancora sottoposto a peer review, ha scoperto che le persone infettate dalla SARS-CoV-2 esalavano 1.000-100.000 copie al minuto di RNA virale, un marker della presenza del patogeno. Poiché i volontari hanno semplicemente espirato, l’RNA virale è stato probabilmente trasportato negli aerosol piuttosto che nelle grandi goccioline prodotte durante la tosse, gli starnuti o il parlare.

Altri studi di laboratorio suggeriscono che gli aerosol di SARS-CoV-2 rimangono infettivi più a lungo degli aerosol di alcuni virus respiratori correlati. Quando i ricercatori hanno creato aerosol del nuovo coronavirus, gli aerosol sono rimasti infettivi per almeno 16 ore e avevano una maggiore infettività rispetto a quelli dei coronavirus SARS-CoV e MERS-CoV, che causano rispettivamente la sindrome respiratoria acuta grave e la sindrome respiratoria del Medio Oriente8.

Fuori dal laboratorio, è molto più difficile rilevare gli aerosol e dimostrare che possono trasmettere il virus. In uno studio, i ricercatori di Wuhan, Cina, hanno rilevato l’RNA della SARS-CoV-2 in campioni di aerosol raccolti in un ospedale9. Ma l’OMS e altri hanno criticato studi come questo perché rilevano solo l’RNA virale, non il virus infettivo. “Tutti questi ricercatori stanno lottando per trovare il virus vitale” in ambienti clinici, dice Allegranzi. “Uno dei problemi che i ricercatori devono affrontare per studiare la vitalità dei virus negli aerosol è il modo in cui vengono raccolti i campioni. I tipici dispositivi che aspirano i campioni d’aria danneggiano il delicato involucro lipidico di un virus, dice Julian Tang, un virologo dell’Università di Leicester, Regno Unito. “L’involucro lipidico si trancia, e poi proviamo a coltivare quei virus e otteniamo un recupero molto, molto basso”, dice.

Alcuni studi, tuttavia, hanno misurato con successo la vitalità delle particelle di virus trasportate dagli aerosol. Un team del Dipartimento della Sicurezza Nazionale degli Stati Uniti, Direzione Scienza e Tecnologia a Washington DC, ha scoperto che le condizioni ambientali giocano un ruolo importante nel tempo in cui le particelle di virus negli aerosol rimangono vitali. Il SARS-CoV-2 in finti aerosol di saliva ha perso il 90% della sua vitalità in 6 minuti di esposizione alla luce solare estiva, rispetto a 125 minuti nell’oscurità10. Questo studio suggerisce che gli ambienti interni potrebbero essere particolarmente rischiosi, perché mancano di luce ultravioletta e perché il virus può diventare più concentrato di quanto lo sarebbe negli spazi esterni.

I ricercatori dicono che rimane una grande incognita: quante particelle di virus sono necessarie per innescare un’infezione? Questo è uno dei motivi per cui Allegranzi vorrebbe vedere studi randomizzati che dimostrino che gli interventi volti a controllare gli aerosol funzionano davvero. Un esempio, dice, sarebbe una prova che dimostra che le maschere respiratorie aderenti offrono una migliore protezione rispetto alle maschere mediche più lasche in un ambiente sanitario.

Tang, che ha contribuito al commento, dice che la barra della prova è troppo alta per quanto riguarda la trasmissione per via aerea. “Chiedono una prova per dimostrare che è trasmessa per via aerea, sapendo che è molto difficile ottenere la prova che è trasmessa per via aerea”, dice. “Infatti, la prova della trasmissione per via aerea è così buona ora, che è molto meglio della prova del contatto o delle goccioline per le quali stanno dicendo di lavare le mani a tutti.”

Evoluzione della politica

In definitiva, dice Morawska, una forte azione dall’alto è cruciale. “Una volta che l’OMS dice che è a diffusione aerea, allora tutti gli organismi nazionali seguiranno”, dice.

Nel commento su Clinical Infectious Diseases, lei e gli altri ricercatori sostengono che gli studi sulla SARS-CoV-2 e altri virus suggeriscono fortemente che la trasmissione per via aerea della SARS-CoV-2 è un percorso importante1.

L’OMS dice che sta prestando attenzione a queste preoccupazioni. Essa “continuerà ad esaminare tutto ciò che sta emergendo”, dice Allegranzi. Ma a giugno, ha messo in dubbio le qualifiche di coloro che guidano il dibattito. “C’è questo movimento, che ha fatto la sua voce molto forte pubblicando vari documenti di posizione o di opinione”, dice. “Perché non ci chiediamo… perché queste teorie vengono principalmente da ingegneri, aerobiologi e così via, mentre la maggior parte delle persone che si occupano di clinica, malattie infettive, epidemiologia, salute pubblica, prevenzione e controllo delle infezioni non la pensano esattamente allo stesso modo? O apprezzano queste prove, ma non pensano che il ruolo sia così importante?”

Morawska contesta questa caratterizzazione. E la lista delle persone che hanno aderito al commento rivela 40 medici, virologi ed epidemiologi di malattie infettive, insieme ad almeno 20 scienziati dell’aerosol che lavorano direttamente sulla trasmissione di agenti infettivi.

Durante la conferenza stampa del 7 luglio, Maria Van Kerkhove, il capo tecnico dell’OMS per COVID-19, ha detto del commento: “Molti dei firmatari sono ingegneri, che è una meravigliosa area di competenza, che si aggiunge alla crescente conoscenza dell’importanza della ventilazione.”

I governi hanno iniziato a muoversi da soli per combattere la trasmissione per via aerea. A maggio, la guida del dipartimento della salute tedesco è cambiata per dichiarare esplicitamente che “Gli studi indicano che il nuovo coronavirus può essere trasmesso anche attraverso gli aerosol… Questi nuclei di goccioline possono rimanere sospesi nell’aria per lunghi periodi di tempo e possono potenzialmente trasmettere i virus. Le stanze che contengono diverse persone dovrebbero quindi essere ventilate regolarmente”. Il CDC non menziona gli aerosol o la trasmissione per via aerea, ma ha aggiornato il suo sito web il 16 giugno per dire che la vicinanza del contatto e la durata dell’esposizione sono importanti.

Un portavoce dello Scientific Advisory Group for Emergencies del Regno Unito dice che ci sono prove deboli per la trasmissione per via aerea in alcune situazioni, ma il gruppo raccomanda comunque “che le misure per controllare la trasmissione includano quelle che mirano alle vie di aerosol”. Quando il Regno Unito ha rivisto le sue linee guida di distanziamento sociale, ha consigliato alle persone di prendere ulteriori precauzioni in situazioni in cui non è possibile stare a 2 metri di distanza. Il consiglio include raccomandazioni di indossare una maschera facciale e di evitare interazioni faccia a faccia, scarsa ventilazione e parlare ad alta voce o cantare.

Allegranzi dice che il gruppo di 35 esperti dell’OMS che esamina le prove emergenti ha discusso la trasmissione per via aerea in almeno 4 occasioni, e che l’OMS sta lavorando con aerobiologi e ingegneri per discutere le prove emergenti e sviluppare migliori linee guida di ventilazione.

Questa non è la prima volta durante la pandemia che medici e ricercatori hanno criticato l’OMS per essere lento ad aggiornare le linee guida. Molti hanno chiesto all’agenzia di riconoscere presto che le maschere facciali possono aiutare a proteggere il pubblico. Ma l’OMS non ha fatto un annuncio su questo fino al 5 giugno, quando ha cambiato la sua posizione e ha raccomandato di indossare maschere di stoffa quando la distanza sociale non era possibile, come sui trasporti pubblici e nei negozi. Molti paesi stavano già raccomandando o rendendo obbligatorio il loro uso. Il 3 aprile, il CDC ha emesso delle raccomandazioni per l’uso di maschere in aree dove i tassi di trasmissione sono alti. E le prove confermano queste azioni: una revisione sistematica ha trovato dieci studi sul COVID-19 e sui coronavirus correlati – prevalentemente in ambienti sanitari – che insieme mostrano che le maschere riducono il rischio di infezione11.

Allegranzi riconosce che, per quanto riguarda la posizione dell’OMS sulle maschere, “la precedente forse era meno chiara o più cauta”. Dice che l’evidenza emergente che una persona con SARS-CoV-2 è in grado di trasmetterla prima che i sintomi siano iniziati (pre-sintomatica) o senza mai mostrare sintomi (asintomatica), ha influito sulla decisione di cambiare la guida. Altre ricerche – commissionate dall’OMS – che dimostrano che le maschere di stoffa sono una barriera efficace, sono state anche un fattore importante.

I ricercatori che sostengono l’importanza degli aerosol dicono che i governi e le aziende dovrebbero prendere misure specifiche per ridurre questa potenziale via di trasmissione. Morawska vorrebbe vedere raccomandazioni contro il ricircolo dell’aria negli edifici e contro il sovraffollamento; e chiede norme che stabiliscano livelli efficaci di ventilazione, e possibilmente che richiedano ai sistemi d’aria di filtrare le particelle o usare la luce ultravioletta per uccidere i virus trasportati dall’aria12.

Allegranzi sostiene che le attuali raccomandazioni dell’OMS sono valide. “È un insieme di precauzioni, compresa l’igiene delle mani, comprese le maschere, compreso il distanziamento, che sono tutte importanti”, dice. “Alcune di queste misure avranno un impatto anche sulla trasmissione per aerosol, se è una realtà.