I Lidia Morawskas hemstad Brisbane på den australiensiska östkusten finns det ett enkelt budskap på skyltarna vid vägkanten: ”Tvätta händerna, rädda liv”. Hon har inga problem med det: ”Handtvätt är alltid en bra åtgärd”, säger aerosolforskaren, som arbetar vid Queensland University of Technology. Men skylten kan vara föråldrad.

Sammanfallande bevis tyder på att SARS-CoV-2, det coronavirus som är ansvarigt för COVID-19-pandemin, kan överföras från person till person i små droppar, så kallade aerosoler, som sveper genom luften och ackumuleras med tiden. Efter månader av debatt om huruvida människor kan överföra viruset via utandningsluften växer oron bland forskare för denna överföringsväg.

Den 6 juli publicerade Morawska och aerosolforskaren Donald Milton vid University of Maryland, College Park, med stöd av en internationell grupp bestående av 237 andra kliniker, läkare som arbetar med infektionssjukdomar, epidemiologer, ingenjörer och aerosolforskare, en kommentar1 i tidskriften Clinical Infectious Diseases där läkarkåren och folkhälsomyndigheterna uppmanas att erkänna potentialen för luftburen överföring. De uppmanar också till förebyggande åtgärder för att minska denna typ av risk.

Forskarna är frustrerade över att viktiga organ, som Världshälsoorganisationen (WHO), inte har tagit hänsyn till deras råd i sina offentliga budskap.

Som svar på kommentaren mjukade WHO upp sin ståndpunkt. Vid en presskonferens den 7 juli sade Benedetta Allegranzi, teknisk ledare för WHO:s arbetsgrupp för smittskydd, följande: ”Vi måste vara öppna för dessa bevis och förstå deras konsekvenser när det gäller överföringssätt och även när det gäller de försiktighetsåtgärder som måste vidtas”.

Den 9 juli utfärdade WHO en vetenskaplig rapport om virusöverföring. Man vidhåller att mer forskning behövs ”med tanke på de möjliga konsekvenserna av en sådan överföringsväg”, men erkänner att aerosolöverföring på kort avstånd inte kan uteslutas i trånga, dåligt ventilerade utrymmen. (WHO berättade för Nature att man hade arbetat med denna briefing i en månad och att den inte var ett resultat av kommentaren.)

”Budskapet om luftburen överföring finns där”, säger Morawska.

I flera månader hade WHO ståndaktigt tillbakavisat idén om att det finns ett betydande hot om att coronaviruset skulle kunna överföras av aerosoler som kan ansamlas i dåligt ventilerade lokaler och transporteras med luftströmmar. Myndigheten vidhåller att viruset främst sprids via förorenade ytor och via droppar som är större än aerosoler och som genereras av hosta, nysningar och tal. Dessa antas färdas relativt korta sträckor och faller snabbt från luften.

Denna typ av vägledning har försvårat insatser som skulle kunna förhindra luftburen överföring, t.ex. åtgärder som förbättrar ventilationen av inomhusutrymmen och begränsningar av sammankomster inomhus, säger forskarna i kommentaren: ”Vi är oroliga för att bristen på erkännande av risken för luftburen överföring av COVID-19 och bristen på tydliga rekommendationer om kontrollåtgärder mot det luftburna viruset kommer att få betydande konsekvenser: människor kan tro att de är helt skyddade genom att följa de nuvarande rekommendationerna, men i själva verket behövs ytterligare luftburna åtgärder för att ytterligare minska smittorisken. ”För att kontrollera , måste vi kontrollera alla smittvägar”, säger Morawska, som först kontaktade WHO med sina farhågor och publicerade en sammanfattning av bevisen2 i början av april.

Men denna slutsats är inte populär bland vissa experter eftersom den strider mot årtionden av tänkande om luftvägsinfektioner. Sedan 1930-talet har folkhälsoforskare och tjänstemän generellt sett bortse från betydelsen av aerosoler – droppar med en diameter på mindre än 5 mikrometer – för luftvägssjukdomar som t.ex. influensa. I stället är den dominerande uppfattningen att luftvägsvirus överförs av större droppar eller genom kontakt med droppar som faller på ytor eller överförs av människors händer. När SARS-CoV-2 dök upp i slutet av 2019 var antagandet att det spreds på samma sätt som andra luftvägsvirus och att luftburen överföring inte hade någon betydelse.

Hälsoorganisationen följer de tillgängliga bevisen och har mildrat sitt tidigare motstånd mot idén att viruset skulle kunna spridas via aerosoler, säger Allegranzi. Hon säger att även om WHO erkänner att luftburen överföring är plausibel, är de nuvarande bevisen inte tillräckliga för att bevisa detta. Hon tillägger att rekommendationer om fysiskt avstånd, karantän och användning av masker i samhället sannolikt kommer att bidra till att kontrollera aerosolöverföring om den förekommer.

Åldrig debatt

Debatten om överföringsvägar har stora konsekvenser för insatserna för att stoppa viruset från att spridas. Mindre, lättare aerosoler kan dröja kvar och ackumuleras i luften och färdas långa sträckor med luftströmmar. Men studier som går tillbaka till ingenjören William Wells på 1930-talet har visat att stora droppar faller ur luften inom cirka 2 meter.

När SARS-CoV-2 dök upp rekommenderade hälsovårdsmyndigheter frekvent handtvätt och att hålla ett fysiskt avstånd för att bryta överföringsvägarna via droppar och kontakt. Och vissa forskare och kliniker menar att dessa metoder är tillräckliga. Uppgifter om kontaktspårning stöder dessa åtgärder, säger Kate Grabowski, epidemiolog för infektionssjukdomar vid Johns Hopkins University i Baltimore, Maryland. ”De mest riskfyllda kontakterna är de personer som man delar hem med eller som man har befunnit sig i ett slutet utrymme med under en längre tid, vilket skulle få mig att tro att det troligen främst drivs av droppöverföring”, säger hon, även om hon säger att aerosolöverföring kan förekomma vid sällsynta tillfällen.

Men andra forskare säger att fallstudier av storskaliga kluster har visat på betydelsen av luftburen överföring. När nyhetsmedierna rapporterade om ett stort antal människor som insjuknade efter sammankomster inomhus fick det Kim Prather, en aerosolforskare vid University of California i San Diego, att börja ifrågasätta om rekommendationerna om social distansering från USA:s Centers for Disease Control and Prevention (CDC) är tillräckliga, enligt vilka människor ska hålla 1,8 meter mellan varandra. Spridningen inomhus tyder på att viruset överförs på ett annat sätt än vad hälsomyndigheterna hade antagit. ”För en atmosfärisk kemist, som jag är, är det enda sättet att nå fram till viruset att man lägger det i luften och alla andas in luften”, säger Prather, som deltog i kommentaren. ”Det är den rykande pistolen.”

Många forskare som oroar sig för luftburen överföring pekar på exemplet med en ödesdiger körrepetition som ägde rum en timmes bilresa från Seattle, Washington, den 10 mars. Sextioen medlemmar i Skagit Valley Chorale samlades för en övning som varade i två och en halv timme. Trots att det fanns handdesinfektionsmedel vid dörren och att körmedlemmarna avstod från kramar och handskakningar fick minst 33 körsångare SARS-CoV-2, och två av dem dog till slut. Utredarna drog slutsatsen att viruset kan ha spridits i aerosoler som produceras av sång och en ”superspridare” som producerade fler aerosolpartiklar än vad som är typiskt, även om de inte kunde utesluta överföring genom föremål eller stora droppar3.

Men Morawska har modellerat förhållandena i replokalen och säger att det inte finns någon anledning att åberopa idén om en superspridare4. Otillräcklig ventilation, den långa exponeringstiden och sången var tillräckliga för att förklara antalet personer som blev smittade. Och ingen ventilation skulle ha kunnat minska risken till en acceptabel nivå under den två och en halv timme långa repetitionen, säger hon.

I ett annat fall använde forskarna en spårgas för att visa att aerosoler som fördes med strömmar från ett luftkonditioneringsaggregat i en restaurang i Guangzhou, Kina, var orsaken till ett utbrott som drabbade tio matgäster från tre olika familjer. Ingen av personalen eller gästerna som satt i närheten av andra luftkonditioneringsaggregat smittades5.

En passagerare i en turistbuss i Hunanprovinsen i Kina smittade 8 av de 49 personerna i bussen. En av dessa satt 4,5 meter från den smittade personen och gick in och ut ur bussen genom en annan dörr. ”Det utesluter möjligheten att de har varit i kontakt med varandra eller i mycket nära kontakt”, säger Yang Yang, epidemiolog vid University of Florida i Gainsville, som är medförfattare till en rapport om fallet. ”Jag tror att det finns tillräckligt med bevis för att vi ska vara mycket oroliga i inomhusmiljöer, särskilt i trånga utrymmen”, säger han.

Farliga droppar

Fallstudier kan ge indicier för att aerosoler bär på viruset, men forskarna vill fastställa hur och när det sker. Problemet är att fånga aerosoler på bar gärning.

Laboratoriestudier som går tillbaka till 1930- och 1940-talen kom fram till att droppar som stöts ut när man pratar eller hostar är större än aerosoler. Dessa större droppar, med en diameter på mer än 5 mikrometer, faller snabbt ur luften eftersom de är för tunga för att följa lätta luftströmmar.

Men mer känsliga experiment ger nu en mer komplex bild som pekar på aerosolernas betydelse som smittväg. I en studie som publicerades i maj användes laserljusspridning för att upptäcka droppar som avges av friska frivilliga när de talar. Författarna beräknade6 att för SARS-CoV-2 genererar en minut av högt tal uppemot 1 000 små, virusladdade aerosoler med en diameter på 4 mikrometer som förblir luftburna i minst 8 minuter. De drar slutsatsen att ”det finns en betydande sannolikhet för att normalt tal orsakar luftburen virusöverföring i slutna miljöer”.

En annan studie7 som publicerades av Morawska och hennes kollegor som ett preprint, som ännu inte har granskats av kollegor, visade att personer som var infekterade med SARS-CoV-2 andades ut 1 000-100 000 kopior per minut av viralt RNA, en markör för att patogenen är närvarande. Eftersom de frivilliga bara andades ut transporterades det virala RNA:t troligen i aerosoler snarare än i de stora droppar som produceras vid hosta, nysningar eller tal.

Andra laboratoriestudier tyder på att aerosoler av SARS-CoV-2 förblir smittsamma under längre tid än aerosoler av vissa besläktade luftvägsvirus. När forskare skapade aerosoler av det nya coronaviruset förblev aerosolerna smittsamma i minst 16 timmar och hade större smittsamhet än de av coronavirusen SARS-CoV och MERS-CoV, som orsakar svårt akut respiratoriskt syndrom respektive Mellanösterns respiratoriska syndrom8.

Utefter laboratoriet är det en mycket större utmaning att upptäcka aerosoler och visa att de kan överföra viruset. I en studie upptäckte forskare i Wuhan i Kina SARS-CoV-2 RNA i aerosolprover som samlades in på ett sjukhus9. Men WHO och andra har kritiserat sådana studier eftersom de endast påvisar viralt RNA, inte smittsamt virus. ”Alla dessa forskare kämpar för att hitta det livskraftiga viruset” i kliniska miljöer, säger Allegranzi. ”Närhelst detta hittas kommer det verkligen att vara mycket relevant.”

Ett av de problem som forskarna möter när de studerar virusets livskraft i aerosoler är sättet som proverna samlas in på. Typiska apparater som suger in luftprover skadar virusets känsliga lipidhölje, säger Julian Tang, virolog vid University of Leicester i Storbritannien. ”Lipidhöljet kommer att skjuvas, och sedan försöker vi odla dessa virus och får en mycket, mycket låg återhämtning”, säger han.

För några få studier har man dock lyckats mäta livskraften hos aerosolburna viruspartiklar. Ett team vid US Department of Homeland Security Science and Technology Directorate i Washington DC fann att miljöförhållanden spelar en stor roll för hur länge viruspartiklar i aerosoler förblir livskraftiga. SARS-CoV-2 i aerosoler av låtsassaliv förlorade 90 % av sin livsduglighet efter 6 minuters exponering för sommarsol, jämfört med 125 minuter i mörker10. Denna studie tyder på att inomhusmiljöer kan vara särskilt riskabla, eftersom de saknar ultraviolett ljus och eftersom viruset kan bli mer koncentrerat än vad det skulle vara i utomhusmiljöer.

Forskarna säger att en stor okänd sak kvarstår: hur många viruspartiklar behövs för att utlösa en infektion? Det är en av anledningarna till att Allegranzi skulle vilja se randomiserade försök som visar att åtgärder som syftar till att kontrollera aerosoler faktiskt fungerar. Ett exempel, säger hon, skulle vara en studie som visar att tätt sittande andningsmasker ger bättre skydd än mer löst sittande medicinska masker i en vårdmiljö.

Tang, som bidrog till kommentaren, säger att beviskravet är för högt ställt när det gäller luftburen överföring. ”De frågar efter bevis för att visa att det är luftburet, eftersom de vet att det är mycket svårt att få bevis för att det är luftburet”, säger han. ”Faktum är att bevisen för luftburen överföring är så bra nu att de är mycket bättre än bevisen för kontakt eller droppar, för vilka de säger att alla ska tvätta händerna.”

Politisk utveckling

I slutändan, säger Morawska, är det avgörande med kraftfulla åtgärder från toppen. ”När WHO säger att det är luftburet kommer alla nationella organ att följa efter”, säger hon.

I kommentaren i Clinical Infectious Diseases hävdar hon och de andra forskarna att studier av SARS-CoV-2 och andra virus starkt tyder på att luftburen överföring av SARS-CoV-2 är en viktig väg1.

WHO säger att den uppmärksammar sådana farhågor. Den kommer att ”fortsätta att undersöka allt som dyker upp”, säger Allegranzi. Men i juni ifrågasatte hon kvalifikationerna hos dem som driver debatten. ”Det finns en rörelse som har gjort sin röst mycket högljudd genom att publicera olika positionspapper eller opinionsdokument”, säger hon. ”Varför frågar vi oss inte varför dessa teorier huvudsakligen kommer från ingenjörer, aerobiologer och så vidare, medan majoriteten av de kliniska, smittsamma sjukdomarna, epidemiologerna, folkhälsovetarna och de som arbetar med förebyggande och kontroll av infektioner inte tycker exakt samma sak? Eller så uppskattar de dessa bevis, men tycker inte att rollen är så framträdande?”

Morawska bestrider denna karaktärisering. Och listan över personer som anslöt sig till kommentaren avslöjar 40 läkare, virologer och infektionsepidemiologer, tillsammans med minst 20 aerosolforskare som arbetar direkt med överföring av smittämnen.

Under presskonferensen den 7 juli sade Maria Van Kerkhove, WHO:s tekniska ledare för COVID-19, om kommentaren: ”Många av undertecknarna är ingenjörer, vilket är ett fantastiskt expertområde som bidrar till den växande kunskapen om ventilationens betydelse.”

Regeringarna har börjat agera på egen hand för att bekämpa luftburen överföring. I maj ändrades vägledningen från det tyska hälsodepartementet till att uttryckligen ange att ”Studier tyder på att det nya coronaviruset också kan överföras via aerosoler … Dessa droppkärnor kan förbli svävande i luften under längre tid och kan potentiellt överföra virus”. Rum som innehåller flera personer bör därför ventileras regelbundet.” CDC nämner inte aerosoler eller luftburen överföring, men uppdaterade sin webbplats den 16 juni för att säga att det är viktigt med nära kontakt och hur länge exponeringen varar.

En talesperson för Storbritanniens Scientific Advisory Group for Emergencies säger att det finns svaga bevis för aerosolöverföring i vissa situationer, men att gruppen ändå rekommenderar ”att åtgärder för att kontrollera överföringen innefattar åtgärder som riktar sig mot aerosolvägar”. När Förenade kungariket såg över sina riktlinjer för social distansering rekommenderade man människor att vidta extra försiktighetsåtgärder i situationer där det inte är möjligt att hålla sig två meter ifrån varandra. Råden omfattar rekommendationer om att bära ansiktsmask och att undvika interaktioner ansikte mot ansikte, dålig ventilation och högt prat eller sång.

Allegranzi säger att WHO:s panel med 35 experter som granskar nya bevis har diskuterat luftburen överföring vid minst fyra tillfällen, och att WHO samarbetar med aerobiologer och ingenjörer för att diskutera nya bevis och ta fram bättre ventilationsriktlinjer.

Det här är inte första gången under pandemin som kliniker och forskare kritiserat WHO för att ha varit långsamma med att uppdatera riktlinjerna. Många hade tidigt uppmanat myndigheten att erkänna att ansiktsmasker kan bidra till att skydda allmänheten. Men WHO gjorde inget tillkännagivande om detta förrän den 5 juni, då man ändrade ståndpunkt och rekommenderade att man skulle bära tygmasker när social distansering inte var möjlig, t.ex. i kollektivtrafiken och i affärer. Många länder rekommenderade eller krävde redan att de skulle användas. Den 3 april utfärdade CDC rekommendationer om att använda masker i områden där överföringsfrekvensen är hög. En systematisk genomgång fann tio studier av COVID-19 och besläktade coronavirus – främst inom hälso- och sjukvården – som tillsammans visar att ansiktsmasker minskar smittorisken11.

Allegranzi erkänner att när det gäller WHO:s ställningstagande om masker ”var den tidigare kanske mindre tydlig eller mer försiktig”. Hon säger att nya bevis för att en person med SARS-CoV-2 kan föra smittan vidare innan symtomen börjar (pre-symptomatisk) eller utan att någonsin visa symtom (asymptomatisk), vägde in i beslutet att ändra vägledningen. Annan forskning – beställd av WHO – som visar att ansiktsmasker av tyg är en effektiv barriär var också en viktig faktor.

Forskare som argumenterar för aerosolernas betydelse menar att regeringar och företag bör vidta särskilda åtgärder för att minska denna potentiella överföringsväg. Morawska skulle vilja se rekommendationer mot luftcirkulation i byggnader och mot överbefolkning, och hon efterlyser standarder som föreskriver effektiva ventilationsnivåer och eventuellt sådana som kräver att luftsystemen filtrerar bort partiklar eller använder ultraviolett ljus för att döda luftburna virus12.

Allegranzi vidhåller att WHO:s nuvarande rekommendationer är sunda. ”Det är en mängd försiktighetsåtgärder, inklusive handhygien, masker och avståndstagande, som alla är viktiga”, säger hon. ”En del av dessa åtgärder kommer att ha en inverkan även på aerosolöverföring, om det blir verklighet.”