COVID-19関連追加（2020年11月7日）
【地域社会の高頻度接触表面におけるSARS-CoV-2 RNAの縦断的観察】
Harvey AP, et al. Longitudinal monitoring of SARS-CoV-2 RNA on high-touch surfaces in a community setting. medRxiv. Posted Nov 1, 2020.
https://doi.org/10.1101/2020.10.27.20220905.
＜Abstract＞
表面汚染の環境サーベイランスは，地域社会におけるSARS-CoV-2の感染伝播の理解に関して十分に探究されていない．我々は，2020年4月～6月の COVID-19アウトブレイクにおいて，マサチューセッツ州の町で高頻度接触表面における縦断的スワブサンプル採取研究を実施した．表面サンプル348個のうち 29個（8.3%）がSARS-CoV-2陽性であり，横断歩道のボタン，ゴミ箱の取手，エッセンシャルビジネスの入り口（食料品店，酒屋，銀行，ガソリンスタンド）のドアの取手などが含まれていた．汚染された表面に接触することによる感染リスクの推定値は低かった（10,000 人に5人未満）ことから，SARS-CoV-2の地域社会感染伝播においてはfomitesの役割は最小限であることが示唆された．7日間のリードタイムを用いると，週次陽性サンプルの割合は，市レベルにおけるCOVID-19症例数の変動を最もよく予測していた．高頻度接触表面上のSARS-CoV-2 RNAの環境サーベイランスは，COVID-19症例の傾向を早期に警告するための有用なツールとなりうる．
＜Results＞
●表面におけるSARS-CoV-2の検出:
マサチューセッツ州サマービルのゴミ箱，酒屋，銀行，地下鉄の入り口，食料品店，ガソリンスタンド，コインランドリー，レストラン，コンビニエンスストア，郵便受け，横断歩道を含む12箇所で，33の特徴的な表面スワブサンプルを採取して記録した．N1およびE Sarbecoアッセイを用いたリアルタイム定量的逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（RT-qPCR）により，表面スワブサンプルのSARS-CoV-2 RNAを測定した．全体として，全表面サンプル 348個中29個（8.3%）がSARS-CoV-2 RNA陽性であり，採取した12箇所のうち10箇所の表面からSARS-CoV-2が検出された（Figure 1）．採取したすべての表面のうち，17の表面（52%）ではSARS-CoV-2が少なくとも1回陽性であった．SARS-CoV-2は，コンビニエンスストアと郵便受けを除くすべての場所で検出された; 場所によるサンプル陽性比率は0-25%であった．
最も頻繁に汚染されていた表面は，ゴミ箱の取手と酒屋のドアの取手であった．N1またはEアッセイで陽性となったサンプル29個のうち，すべての複製で定量下限（LOQ: limit of quantification）を超えて増幅したのは3つのサンプルのみであった: 6月16日の食料品店の内外のドアの取手，および5月5日の酒屋のドアの取手であった．これらのサンプルのRNA濃度は，2.5〜102 gc/cm2の範囲であった（Table S1）．
Figure 1:
Table S1:
我々は実験室で，金属およびプラスチック表面に対して，既知の濃度のウシコロナウイルス（BCoV: bovine coronavirus）を付着させて，スワブのウイルス回収効率（recovery efficiencies）を測定した．直接抽出した場合と比較すると，直接スワブに塗布したBCoV RNAの60 % (SE（standard error）= 15%) が回収された．BCoV RNAスワブの回収率は，プラスチック表面と金属表面では有意に異なっていた（t= 4.18, p= 0.02）．全体的な回収率（直接抽出場合と比較）は，プラスチック表面では38%（4%），金属表面では16%（2%）であった（Table S3）．
Table S2:
Table S3:
サンプルの表面積は1～900cm2（mean= 230cm2, SD（standard deviation= 220cm2）であった．採取した33の表面のうち，プラスチック表面は13，金属表面は20であり，プラスチック表面と金属表面においてサンプルの陽性率に有意差はなかった（chi-squared test for independence: χ2= 0.88, p= 0.35）．
●縦断的な表面の陽性率とCOVID-19症例の発生傾向:
2020年3月13日～31日において週2回，5つの特徴的な表面を採取した初期のpilot phaseと，2020年4月23日～6月23日において毎週，12箇所で33の特徴的な表面を採取したfull-scale phaseの2段階でサンプルを採取した．タフツ大学が発動した安全上の制限のため，サマービルの新規感染症例の一日当たりのピークと重なる4月1日～22日は採取を一時休止した．2020年3月13日～31日までのpilot phase（5つの表面を週2回）では，3月27日に採取した1つのサンプルが陽性であったが，他のサンプルはすべて陰性であった．full-scale phase期間中の1週間あたりの陽性サンプル率は0～16%で変動し，ピークは2020年4月28日と2020年6月16日に認められた（Figure 2）．サマービルでは，2020年3月4日に最初のCOVID-19症例が確認され，4月10日に新規感染症例のピークを認めた．採取が行われた場所の郵便番号では，新規COVID-19症例のピークは2020年5月5日および2020年6月16日に認められた．サンプル陽性率と7日間の平均症例数の推移の関連について，0～11日のリードタイムを調査したところ，週単位のサンプル陽性率が7日後のCOVID-19症例数と最も強く関連していることがわかった（Figure S1; Table S4）．7日間のリードタイムを用いた場合，週次表面陽性率に対して，同一郵便番号内でのCOVID-19症例数の変動は決定係数0.689（r= 0.83, r2= 0.689, p= 0.003）は，サマービル全域でのCOVID-19症例数の変動は決定係数0.548（r= 0.74, r2= 0.548, p= 0.02, Table S4）であり適合していた．特筆すべきことは，表面の陽性率のピークは2回とも，同一郵便番号内のCOVID-19症例数のピークより約7日先行していたことである（Figure 2）．
Figure S1:
Table S4:
Figure 2:
●観察データとサンプル陽性率:
4月23日～6月23日において全箇所で延べ1815人，781回の素手による接触を観察した（Figure S2）．マスク着用は1623人（89%），手袋着用は109人（6%）であった．総接触回数977回のうち，781回（82%）が素手，79回（8%）が手袋，117回（12%）が袖であった．布マスクが最も多く（52%），次いでサージカルマスク（40%），N95マスク（6%），その他のマスク（1%）の順であった．サマービルでは，2020年4月27日にマスク義務化が発表され，2020年5月6日に施行された．5月5日以前のマスク着用率は73%であったが，5月5日以降は平均マスク着用率が92%に上昇した（Figure S2; two-tailed chi-squared independence test: χ2=90.6, p< 0.01）．reopening phaseを通して，接触数や総人出数に有意な時間的傾向は見られなかった（Figure S2）．
Figure S2:
場所別または採取週別にグループ化した場合，陽性サンプルの割合と，表面接触回数あるいは場所ごとの人数において関連性は認めなかった（Table S5）．1時間当たりの接触回数と訪問者数が最も多い場所（ガソリンスタンドと食料品店）では，陽性サンプルの割合は全体の陽性率と有意な差は認めなかった．
Table S5:
●温度と湿度:
表面上のSARS-CoV-2の生存時間は，気温の上昇とともに減少することが知られている8)11)．サンプル採取日の平均気温は17℃（SD 7℃），平均相対湿度は61%（SD 18%），平均絶対湿度は13.0g/m3（SD X; Figure S3）であった．1週間あたりの陽性サンプルの割合は，1日の最高気温（Pearson’s r= -0.68, p= 0.03）と絶対湿度（r= -0.71, p= 0.02）との間に逆相関が見られたが，相対湿度（r= -0.44, p= 0.21）との間には相関は見られなかった．気温もCOVID-19症例数とは逆相関していた（r= -0.74, p= 0.01）．COVID-19症例数の傾向は，春の気温の上昇および週ごとの陽性サンプルの割合の低下と相関していたため，本研究では気温と湿度がSARS-CoV-2の検出率に与える影響を完全に調べることはできなかった．
Figure S3:
●感染リスク:
我々は，定量的微生物リスク評価（QMRA: quantitative microbial risk assessment ）46)を用いて，汚染された表面の接触による COVID-19感染リスクを推定した．感染リスクは1,000万分の2～1 万分の4（mean= 6.5×10-5, median= 2.2×10-6）であった．陽性サンプルの大部分はqPCRで定量できなかったため，この分析では理論的なqPCR検出限界・検出下限（LOD: limit of detection）として扱った．定量化限界以下のサンプルは感染リスクが低く（2.4×10-7～3.5×10-4），これは対象物の表面積と材質に基づいて変化した（Table S1）．定量化可能な3つのサンプル（4月28日および5月5日の酒屋のドアの取手，6月16日の食料品店のドアの取手）では，リスク範囲は10万分の1～1万分の4であった（Table 1）．QMRAモデルでは，遺伝子コピー/感染性ウイルス比（Spearmanの相関係数r= -0.53），用量反応パラメータ（0.33），表面から手への移行効率（0.43），手から粘膜への移行効率（0.3）に対して最も感度が高かった．
Table 1:
＜Discussion＞
特筆すべきは，我々の縦断的なサンプリングデータポイントが限られており（n= 10週），表面サンプリングが症例数の傾向における早期警告指標となりうると考えられることである．pilot phase（n= 5/週）のデータを含めると，サンプリングに特定の郵便番号（r= 0.33, p= 0.21）またはサマービル全域（r= 0.43, p= 0.10）におけるCOVID-19症例の7日間の推移平均値と陽性サンプルとの間には有意な関連は認めなかった．これらの結果から，1日当たり5つの表面サンプリングでは，地域社会におけるCOVID-19症例数の傾向との関係を捉えるのに十分なサンプルサイズではなかった可能性が高いことを示唆している．さらに，表面のわずか8.3%がSARS-CoV-2陽性であったが，我々の研究を通して，全表面の50%以上で少なくとも一度は陽性が認められた．これらの結果は，地域社会では，1カ所または数カ所の表面をモニタリングするだけでは，SARS-CoV-2の環境モニタリングには十分ではなく，COVID-19症例数の真の傾向を把握するためには，複数の場所でのより広範なサンプリングが必要であることを示唆している．
本研究の結果は，公共の場の表面におけるSARS-CoV-2汚染は検出可能であるが低レベルであることを示す報告に一致している．ブラジルからの報告では，表面から検出されたSARS-CoV-2 RNAの濃度は0.1～40 gc/cm2未満（この研究では2.5～102 gc/cm2）であり，定量可能な陽性サンプルの割合は12%（この研究では10%）であった．我々は，BCoVを使用して，金属表面からの回収率は16%，プラスチック表面からの回収率は38%と推定した．過去の生理食塩水とフロックスワブを使用した研究では，表面上のbacteriophage MS2 RNAの回収率はプラスチック上で9%，ステンレススチール上で7%であり，我々の回収率よりも低かった52)．表面からウイルスRNAを回収する手技を改良することによって，アッセイの感度が向上する可能性がある．
汚染された表面への曝露による感染リスクの推定値は，SARS-CoV-2の吸入曝露による感染リスク推定値よりも低く，他の呼吸器病原体のfomitesを介する感染伝播リスクよりも低い．我々の研究における感染リスクの中央値は，中国南部の水産市場におけるエアロゾルを介した COVID-19感染リスク推定値の中央値（2.23 x 10-5）よりも低い53)．SARS-CoV-2曝露によるエアロゾル感染リスクに関する先行研究は限られており，リスクは換気や感染者数など多くの場所固有の要因に依存していることに注意することが重要である．SARS-CoV-2曝露によるエアロゾル感染リスクに関する先行研究は限られており，リスクは換気や感染者数など多くの場所固有の要因に依存していることに注意することが重要である．他のウイルスと比較して，本研究におけるfomitesを介した感染リスクは，主に飛沫やエアロゾルを介して拡散すると考えられているインフルエンザ（リスク中央値= 1.25×10-4）54)55)のfomitesを介した感染リスクよりも低い．fomitesを介した感染拡散が重要であるノロウイルス感染のリスク（平均リスク= 2.7×10-3）よりもはるかに低い56)-58)．
全体として，我々の結果は，COVID-19のfomitesを介した感染伝播はありうるが，主要経路ではない可能性が高いという現在のコンセンサスと一致している．我々のQMRAモデルは，RNA/生存ウイルス比に非常に感度が高かった; 1:1の比率を仮定すると，最もリスクの高いサンプルの感染リスクは100分の1の確率にまで上昇する．我々は，表面サンプルのいずれからも生きたウイルスの培養を試みなかったため，サンプルから検出されたSARS-CoV-2の生存性あるいは感染性を決定することはできなかった．
主要なQMRAモデルのパラメータに不確実性があると，リスクの過小評価または過大評価につながる可能性がある．注意すべき点は，我々は単一の表面上での1回の接触に対するリスクを推定したことである．個々の感染伝播イベントのリスクは低いが，我々は1時間当たりの表面接触の中央値が6回であることを観察したので，1週間あたり336回の接触があったことになる（毎日午前9時から午後5時まで，週7日，同様の接触率を想定）．したがって，エッセンシャルビジネスのドアの取手など，頻繁に触れる表面を消毒することは，fomitesを介した感染伝播を防ぐためにも有用である可能性がある．それにもかかわらず，本研究で推定された感染リスクの低さは，エアロゾルや飛沫を介した拡散（マスクの着用）や濃厚接触（ソーシャルディスタンスを置く）による拡散を減らすことに焦点を当てたCOVID-19パンデミック対応リソースの優先順位を支持している．
＜Methods＞※一部和訳
●QMRAモデル:
接触によるリスクは，定量的微生物リスク評価（QMRA）の枠組みを用いて推定された46)．
簡潔に言えば，モデルの入力パラメータの確率分布は，公表されている科学文献または本論文から得たものである（Table S10）．感染リスクは，1回の手-顔接触に続く，1回の手-顔接触を想定し，表面上のSARS-CoV-2濃度に基づいて推定した． ゲノムコピーを Plaque Forming Units（PFU）に変換するために，呼吸器エンベロープウイルスのデータに基づいた感染ウイルスに対するゲノムコピーの比率を使用した66)．接触時に汚染された表面から手に移行するウイルス数は，表面と手の間のウイルスの移行効率を用いて推定した67)．
手と顔面の接触面積68)と手から粘膜へのウイルスの移動効率を用いてウイルス量を計算した69)．感染確率の計算には，SARS-CoV およびマウス肝炎ウイルス（MHV: murine hepatitis virus ）のプールされたデータを用いて，他で開発された指数関数的線量反応モデルを使用した70)71)．サンプルがN1とE Sarbecoアッセイのどちらも陽性であった場合，QMRAには高濃度の方を使用した．
Table S10:
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