In Lidia Morawska’s thuisstad Brisbane aan de oostkust van Australië staat een eenvoudige boodschap op borden langs de weg: “Handen wassen, redt levens”. Zij heeft daar geen problemen mee: “Handen wassen is altijd een goede maatregel”, zegt de aërosolwetenschapper, die werkt aan de Queensland University of Technology. Maar het bord zou wel eens verouderd kunnen zijn.

Er zijn steeds meer aanwijzingen dat SARS-CoV-2, het coronavirus dat verantwoordelijk is voor de COVID-19-pandemie, van mens op mens kan overgaan in minuscule druppeltjes, aerosolen genaamd, die door de lucht zweven en zich na verloop van tijd ophopen. Na maanden van debat over de vraag of mensen het virus kunnen overdragen via uitgeademde lucht, groeit de bezorgdheid onder wetenschappers over deze transmissieroute.

Op 6 juli publiceerden Morawska en aerosolwetenschapper Donald Milton van de University of Maryland, College Park, gesteund door een internationale groep van 237 andere clinici, infectieziekte-artsen, epidemiologen, ingenieurs en aerosolwetenschappers, een commentaar1 in het tijdschrift Clinical Infectious Diseases dat er bij de medische gemeenschap en de volksgezondheidsautoriteiten op aandringt om de mogelijkheid van overdracht via de lucht te erkennen. Ze roepen ook op tot preventieve maatregelen om dit soort risico’s te verminderen.

De onderzoekers zijn gefrustreerd dat belangrijke instanties, zoals de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO), geen acht hebben geslagen op hun advies in hun openbare boodschappen.

In reactie op het commentaar heeft de WHO haar standpunt verzacht. Tijdens een persconferentie op 7 juli zei Benedetta Allegranzi, technisch leider van de WHO-taskforce voor infectiebeheersing: “We moeten openstaan voor dit bewijs en de implicaties ervan begrijpen met betrekking tot de wijzen van overdracht, en ook met betrekking tot de voorzorgsmaatregelen die moeten worden genomen.”

Op 9 juli heeft de WHO een wetenschappelijk rapport uitgebracht over de overdracht van virussen. Daarin wordt gesteld dat meer onderzoek nodig is “gezien de mogelijke implicaties van een dergelijke wijze van overdracht”, maar wordt erkend dat overdracht via aërosolen over korte afstanden niet kan worden uitgesloten in overvolle, slecht geventileerde ruimten. (De WHO vertelde Nature dat het al een maand aan deze brief werkte, en dat deze niet het resultaat was van het commentaar.)

“De boodschap over overdracht via de lucht is er,” zegt Morawska.

Maandenlang heeft de WHO zich hardnekkig verzet tegen het idee dat er een significant gevaar bestaat dat het coronavirus wordt overgedragen via aërosolen die zich kunnen ophopen in slecht geventileerde ruimten en worden meegevoerd door luchtstromen. Het agentschap blijft erbij dat het virus hoofdzakelijk wordt verspreid door besmette oppervlakken en door druppeltjes die groter zijn dan aërosolen en die ontstaan door hoesten, niezen en praten. Deze worden verondersteld om relatief korte afstanden af te leggen en snel uit de lucht te vallen.

Dit type begeleiding heeft inspanningen belemmerd die overdracht via de lucht zouden kunnen voorkomen, zoals maatregelen die de ventilatie van binnenruimten verbeteren en beperkingen op bijeenkomsten binnenshuis, zeggen de onderzoekers in het commentaar: “We zijn bezorgd dat het gebrek aan erkenning van het risico van overdracht van COVID-19 via de lucht en het gebrek aan duidelijke aanbevelingen over de bestrijdingsmaatregelen tegen het door de lucht overgedragen virus belangrijke gevolgen zullen hebben: mensen kunnen denken dat ze volledig beschermd zijn door zich te houden aan de huidige aanbevelingen, maar in feite zijn aanvullende luchtinterventies nodig voor verdere vermindering van het infectierisico.”

Dit is vooral nu belangrijk, nu door de overheid opgelegde lockdowns afnemen en bedrijven heropenen. “Om te beheersen, moeten we alle infectiemiddelen beheersen”, zegt Morawska, die voor het eerst contact opnam met de WHO met haar zorgen en begin april een samenvatting van het bewijsmateriaal2 publiceerde.

Maar deze conclusie is niet populair bij sommige deskundigen, omdat het ingaat tegen decennia van denken over infecties van de luchtwegen. Sinds de jaren dertig van de vorige eeuw hebben onderzoekers en ambtenaren op het gebied van de volksgezondheid het belang van aërosolen – druppeltjes met een diameter van minder dan 5 micrometer – bij aandoeningen van de luchtwegen zoals griep over het algemeen buiten beschouwing gelaten. In plaats daarvan is de overheersende opvatting dat respiratoire virussen worden overgedragen door de grotere druppels, of door contact met druppels die op oppervlakken vallen of door de handen van mensen worden overgebracht. Toen SARS-CoV-2 eind 2019 opdook, was de veronderstelling dat het zich op dezelfde manier verspreidde als andere respiratoire virussen en dat overdracht via de lucht niet belangrijk was.

De WHO volgt het beschikbare bewijs en heeft haar eerdere verzet tegen het idee dat het virus zich via aërosolen zou kunnen verspreiden, gematigd, zegt Allegranzi. Zij zegt dat hoewel de WHO erkent dat overdracht via de lucht aannemelijk is, het huidige bewijsmateriaal de zaak niet bewijst. Ze voegt eraan toe dat aanbevelingen voor fysieke afstand, quarantaine en het dragen van maskers in de gemeenschap waarschijnlijk enigszins zullen bijdragen aan het onder controle houden van aërosoloverdracht, als die al plaatsvindt.

Eeuwenoud debat

Het debat over transmissieroutes heeft grote gevolgen voor de inspanningen om de verspreiding van het virus te stoppen. Kleinere, lichtere aërosolen kunnen in de lucht blijven hangen en zich ophopen en met luchtstromingen grote afstanden afleggen. Maar studies die teruggaan tot die van ingenieur William Wells in de jaren 1930 hebben gesuggereerd dat grote druppels binnen ongeveer 2 meter uit de lucht vallen.

Toen SARS-CoV-2 opdook, adviseerden gezondheidsfunctionarissen frequent handen wassen en een fysieke afstand bewaren om druppel- en contacttransmissieroutes te doorbreken. En sommige onderzoekers en clinici zeggen dat deze benaderingen voldoende zijn. Gegevens over het traceren van contacten ondersteunen die maatregelen, zegt Kate Grabowski, epidemioloog infectieziekten aan de Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland. “De contacten met het hoogste risico zijn die personen met wie je een huis deelt of met wie je gedurende een aanzienlijke periode in een afgesloten ruimte bent geweest, waardoor ik zou geloven dat het waarschijnlijk voornamelijk wordt aangedreven door druppeltransmissie,” zegt ze, hoewel ze zegt dat aerosoltransmissie in zeldzame gevallen zou kunnen voorkomen.

Maar andere onderzoekers zeggen dat case studies van grootschalige clusters het belang van overdracht via de lucht hebben aangetoond. Toen de nieuwsmedia berichtten over grote aantallen mensen die ziek werden na bijeenkomsten binnenshuis, begon Kim Prather, aërosolwetenschapper aan de Universiteit van Californië in San Diego, zich af te vragen of de aanbevelingen van de Amerikaanse Centers for Disease Control and Prevention (CDC) om mensen uit elkaar te houden, wel afdoende waren. De verspreiding binnenshuis suggereerde dat het virus op een andere manier werd overgedragen dan de gezondheidsautoriteiten hadden aangenomen. “Voor een atmosferisch chemicus, wat ik ben, is de enige manier om er te komen is het in de lucht te brengen en iedereen ademt die lucht in,” zegt Prather, die zich bij het commentaar aansloot. “Dat is het rokende pistool.”

Veel onderzoekers die zich zorgen maken over overdracht via de lucht wijzen op het voorbeeld van een noodlottige koorrepetitie die op 10 maart op een uur rijden van Seattle, Washington, plaatsvond. Eenenzestig leden van het Skagit Valley Chorale kwamen bijeen voor een repetitie die twee en een half uur duurde. Hoewel er handdesinfectiemiddel aan de deur stond en de koorleden afzagen van omhelzingen en handdrukken, liepen ten minste 33 koorleden SARS-CoV-2 op en stierven er uiteindelijk twee. Onderzoekers concludeerden dat het virus zich zou kunnen hebben verspreid in aërosolen geproduceerd door het zingen, en een ‘superverspreider’ die meer aërosoldeeltjes produceerde dan gebruikelijk is, hoewel ze overdracht via voorwerpen of grote druppels niet konden uitsluiten3.

Maar Morawska heeft de omstandigheden in de repetitiezaal gemodelleerd, en zegt dat het idee van een ‘superverspreider’ niet nodig is4. Onvoldoende ventilatie, de lange blootstellingstijd en het zingen waren voldoende om het aantal mensen dat besmet raakte te verklaren. En geen enkele hoeveelheid ventilatie had het risico tot een aanvaardbaar niveau kunnen terugbrengen voor de twee en een half uur durende repetitie, zegt ze.

In een ander geval gebruikten onderzoekers een tracergas om aan te tonen dat aërosolen die werden meegevoerd door stromingen van een airconditioning in een restaurant in Guangzhou, China, de oorzaak waren van een uitbraak die tien eters uit drie verschillende gezinnen trof. Geen van de personeelsleden of patroons die in de buurt van andere airconditioningunits zaten, werd besmet5.

Tussenin besmette een passagier van een tourbus in de provincie Hunan in China 8 van de 49 mensen in de bus. Een van hen zat op 4,5 meter afstand van de besmette persoon en ging de bus in en uit via een andere deur. “Dat sluit de mogelijkheid van contact met elkaar of in zeer nauw contact uit,” zegt Yang Yang, een epidemioloog aan de Universiteit van Florida in Gainsville die co-auteur is van een rapport over de zaak. “Ik denk dat er genoeg bewijs is voor ons om zeer bezorgd te zijn in binnenomgevingen, vooral in besloten ruimten,” zegt hij.

Gevaarlijke druppels

Gevalstudies kunnen indirect bewijs leveren dat aërosolen het virus dragen, maar onderzoekers willen nagaan hoe en wanneer dat gebeurt. Het probleem is om aërosolen op heterdaad te betrappen.

Laboratoriumstudies die teruggaan tot de jaren 1930 en 1940 concludeerden dat druppels die worden uitgestoten door praten of hoesten groter zijn dan aërosolen. Deze grotere druppels, met een diameter van meer dan 5 micrometer, vallen snel uit de lucht omdat ze te zwaar zijn om mee te liften op lichte luchtstromingen.

Maar meer gevoelige experimenten schetsen nu een complexer beeld dat wijst op het belang van aërosolen als transmissieroute. In een in mei gepubliceerde studie werd gebruik gemaakt van laser-lichtverstrooiing om druppeltjes op te sporen die door gezonde vrijwilligers werden uitgestoten wanneer zij spraken. De auteurs berekenden6 dat voor SARS-CoV-2 één minuut luid spreken meer dan 1.000 kleine, virusbeladen aërosols met een diameter van 4 micrometer genereert die minstens 8 minuten in de lucht blijven. Zij concluderen dat “er een aanzienlijke waarschijnlijkheid is dat normaal spreken virusoverdracht in de lucht veroorzaakt in besloten omgevingen”.

Een andere studie7, gepubliceerd door Morawska en haar collega’s als voordruk, die nog niet peer reviewed is, ontdekte dat mensen die besmet waren met SARS-CoV-2 1.000-100.000 kopieën per minuut van viraal RNA uitademden, een marker voor de aanwezigheid van de ziekteverwekker. Omdat de vrijwilligers gewoon uitademden, werd het viraal RNA waarschijnlijk meegedragen in aërosolen in plaats van in de grote druppels die worden geproduceerd tijdens hoesten, niezen of spreken.

Andere laboratoriumstudies suggereren dat aërosolen van SARS-CoV-2 langer besmettelijk blijven dan aërosolen van sommige verwante respiratoire virussen. Toen onderzoekers aërosolen van het nieuwe coronavirus creëerden, bleven de aërosolen minstens 16 uur besmettelijk en hadden ze een grotere besmettelijkheid dan die van de coronavirussen SARS-CoV en MERS-CoV, die respectievelijk het severe acute respiratory syndrome en het Middle East respiratory syndrome veroorzaken.8

buiten het laboratorium is het een veel grotere uitdaging om aërosolen te detecteren en aan te tonen dat ze het virus kunnen overbrengen. In één studie ontdekten onderzoekers in Wuhan, China, SARS-CoV-2 RNA in aërosolmonsters die in een ziekenhuis waren verzameld9. Maar de WHO en anderen hebben dit soort studies bekritiseerd omdat ze alleen viraal RNA detecteren en geen besmettelijk virus. “Al deze onderzoekers worstelen om het levensvatbare virus te vinden” in klinische settings, zegt Allegranzi. “

Een van de problemen waar onderzoekers tegenaan lopen bij het bestuderen van de levensvatbaarheid van virussen in aërosolen is de manier waarop monsters worden verzameld. Typische apparaten die luchtmonsters opzuigen, beschadigen het delicate lipidenomhulsel van een virus, zegt Julian Tang, een viroloog aan de Universiteit van Leicester in het Verenigd Koninkrijk. “De lipidenvelop zal afschuiven, en dan proberen we die virussen te kweken en krijgen we een zeer, zeer lage recovery,” zegt hij.

Een paar studies hebben echter met succes de levensvatbaarheid gemeten van door aërosolen overgedragen virusdeeltjes. Een team van het Science and Technology Directorate van het Amerikaanse ministerie van Binnenlandse Veiligheid in Washington DC ontdekte dat de omgevingsomstandigheden een grote rol spelen bij de vraag hoe lang virusdeeltjes in aërosolen levensvatbaar blijven. SARS-CoV-2 in modelspeeksel-aërosolen verloor 90% van zijn levensvatbaarheid na 6 minuten blootstelling aan zomerzonlicht, vergeleken met 125 minuten in het donker10. Deze studie suggereert dat binnenomgevingen bijzonder riskant kunnen zijn, omdat ze geen ultraviolet licht hebben en omdat het virus er geconcentreerder kan worden dan in openluchtruimten.

Onderzoekers zeggen dat één grote onbekende blijft: hoeveel virusdeeltjes zijn er nodig om een infectie te veroorzaken? Dat is een van de redenen waarom Allegranzi graag gerandomiseerde studies zou zien die aantonen dat interventies gericht op het beheersen van aërosolen daadwerkelijk werken. Een voorbeeld, zegt ze, zou een proef zijn die aantoont dat strak zittende ademhalingsmaskers een betere bescherming bieden dan losser zittende medische maskers in een gezondheidszorgomgeving.

Tang, die aan het commentaar heeft bijgedragen, zegt dat de bewijslast te hoog ligt als het gaat om overdracht via de lucht. “De onderzoekers vragen om bewijs dat het in de lucht zit, wetende dat het erg moeilijk is om bewijs te krijgen dat het in de lucht zit”, zegt hij. “In feite is het bewijs van overdracht via de lucht nu zo goed, dat het veel beter is dan het bewijs van contact of druppels, waarvoor ze zeggen handen wassen voor iedereen.”

Beleidsevolutie

Uiteindelijk, zegt Morawska, is krachtige actie van de top van cruciaal belang. “

In het commentaar in Clinical Infectious Diseases stellen zij en de andere onderzoekers dat studies over SARS-CoV-2 en andere virussen sterk suggereren dat overdracht van SARS-CoV-2 via de lucht een belangrijke route is1.

De WHO zegt dat zij aandacht besteedt aan dergelijke zorgen. Zij zal “alles wat opduikt blijven onderzoeken”, aldus Allegranzi. Maar in juni trok zij de kwalificaties in twijfel van degenen die het debat aanzwengelen. “Er is een beweging die haar stem luid en duidelijk laat horen door verschillende standpunt- of opiniestukken te publiceren”, zegt ze. “Waarom vragen we ons niet af … waarom komen deze theorieën vooral van ingenieurs, aërobiologen, enzovoort, terwijl de meerderheid van de mensen uit de klinische wereld, de infectieziekten, de epidemiologie, de volksgezondheid en de infectiepreventie en -bestrijding er niet precies hetzelfde over denken? Of ze waarderen dit bewijs, maar ze denken niet dat de rol zo prominent is?”

Morawska bestrijdt deze karakterisering. En op de lijst van mensen die zich bij het commentaar hebben aangesloten, staan 40 artsen, virologen en epidemiologen van infectieziekten, samen met ten minste 20 aërosolwetenschappers die rechtstreeks werken aan de overdracht van infectieuze agentia.

Tijdens de persconferentie van 7 juli zei Maria Van Kerkhove, de technische leider van de WHO voor COVID-19, over het commentaar het volgende: “Veel van de ondertekenaars zijn ingenieurs, wat een prachtig gebied van expertise is, dat bijdraagt aan de groeiende kennis over het belang van ventilatie.”

Overheden zijn op eigen houtje begonnen met het bestrijden van overdracht via de lucht. In mei veranderde de leidraad van het Duitse ministerie van Volksgezondheid om expliciet te stellen: “Studies wijzen uit dat het nieuwe coronavirus ook kan worden overgedragen via aërosolen … Deze druppelkernen kunnen gedurende langere tijd in de lucht blijven hangen en kunnen mogelijk virussen overbrengen. Kamers met meerdere mensen moeten daarom regelmatig worden geventileerd.” De CDC maakt geen melding van aërosolen of overdracht via de lucht, maar heeft zijn website op 16 juni bijgewerkt om te zeggen dat de nabijheid van contact en de duur van de blootstelling belangrijk zijn.

Een woordvoerder van de Scientific Advisory Group for Emergencies van het Verenigd Koninkrijk zegt dat er weinig bewijs is voor aërosoloverdracht in sommige situaties, maar de groep beveelt niettemin aan “dat maatregelen om de overdracht te beheersen die omvatten die gericht zijn op aërosolroutes”. Toen het Verenigd Koninkrijk zijn richtsnoeren inzake sociale afstand opnieuw bekeek, adviseerde het mensen om extra voorzorgsmaatregelen te nemen in situaties waarin het niet mogelijk is om 2 meter van elkaar te blijven. Het advies omvat aanbevelingen om een gezichtsmasker te dragen en om face-to-face-interacties, slechte ventilatie en luid praten of zingen te vermijden.

Allegranzi zegt dat het panel van 35 deskundigen van de WHO dat nieuw bewijsmateriaal onderzoekt, bij ten minste 4 gelegenheden de overdracht via de lucht heeft besproken, en dat de WHO samenwerkt met aërobiologen en ingenieurs om nieuw bewijsmateriaal te bespreken en betere ventilatierichtsnoeren te ontwikkelen.

Dit is niet de eerste keer tijdens de pandemie dat clinici en onderzoekers de WHO hebben bekritiseerd omdat ze traag zijn met het bijwerken van richtlijnen. Velen hadden het agentschap al vroeg opgeroepen om te erkennen dat gezichtsmaskers kunnen helpen om het grote publiek te beschermen. Maar de WHO deed hierover pas op 5 juni een mededeling, toen zij haar standpunt wijzigde en het dragen van stoffen maskers aanraadde wanneer sociale distantie niet mogelijk was, zoals in het openbaar vervoer en in winkels. Veel landen hadden het gebruik ervan al aanbevolen of verplicht gesteld. Op 3 april heeft de CDC aanbevelingen gedaan voor het gebruik van maskers in gebieden waar veel ziektegevallen voorkomen. En het bewijsmateriaal ondersteunt deze maatregelen: een systematische review vond tien studies over COVID-19 en verwante coronavirussen – hoofdzakelijk in gezondheidszorgomgevingen – die samen aantonen dat gezichtsmaskers het risico op infectie verminderen11.

Allegranzi erkent dat, wat het standpunt van de WHO over maskers betreft, “de vorige misschien minder duidelijk of voorzichtiger was”. Ze zegt dat nieuw bewijsmateriaal dat iemand met SARS-CoV-2 het virus kan overdragen voordat de symptomen zijn begonnen (pre-symptomatisch) of zonder ooit symptomen te vertonen (asymptomatisch), heeft meegespeeld in de beslissing om de richtsnoeren te wijzigen. Ander onderzoek – in opdracht van de WHO – waaruit blijkt dat stoffen gezichtsmaskers een effectieve barrière vormen, was ook een belangrijke factor.

Onderzoekers die pleiten voor het belang van aërosolen, zeggen dat regeringen en bedrijven specifieke maatregelen moeten nemen om deze potentiële transmissieroute te beperken. Morawska zou graag aanbevelingen zien tegen luchtrecirculatie in gebouwen en tegen overbevolking; en ze roept op tot normen die effectieve ventilatieniveaus voorschrijven, en mogelijk normen die vereisen dat luchtsystemen deeltjes filteren of ultraviolet licht gebruiken om in de lucht zwevende virussen te doden.12

Allegranzi houdt vol dat de huidige aanbevelingen van de WHO deugdelijk zijn. “Het is een bundel voorzorgsmaatregelen, waaronder handhygiëne, waaronder maskers, waaronder de afstandelijkheid, die allemaal belangrijk zijn,” zegt ze. “Sommige van deze maatregelen zullen ook een impact hebben op aërosoloverdracht, als het een realiteit is.”