新たな研究は、病原菌の媒介となる可能性のある物質「細菌性粉塵」の存在を示唆している

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パンデミックが発生するまでの数年間、カリフォルニア大学デービス校の化学エンジニアであり（そして異次元のコーヒーマニアでもある）、ビル・リステンパート氏は、毎年夏になると、研究者チームと高価な機器の箱をアメリカ中からニューヨーク市まで連れて行き、ニコール・ブーヴィエ氏の研究室を訪れていた。マウントサイナイ病院の感染症医兼研究者であるブーヴィエ氏は、呼吸器ウイルス、特にインフルエンザA型を研究している。リステンパート氏の専門は流体力学だ。インフルエンザの場合、温度、湿度、風速などの物理的特性が、人間やげっ歯類の鼻や口から飛び出す呼吸器の小球の飛行にどう影響するかを測定することを意味する。彼らは、数十匹のモルモットと国立衛生研究所からの約200万ドルの資金を活用して、1世紀にわたる謎「なぜインフルエンザの季節があるのか」を解明しようとしていた。

階段を掃除する清掃員

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それはまだ分かっていません。しかし、彼らの研究は、少なくとも実験動物においては、一部の呼吸器系ウイルスが、科学者が長年想定してきたように必ずしも液滴を介して移動するわけではないという、説得力のある証拠を明らかにしました。感染したモルモットは、単にインフルエンザウイルスを呼吸やくしゃみで排出するだけではありません。毛皮、足、ケージなどから感染粒子を空気中に放出することもあるのです。

パンデミック初期、手洗いや顔に触れることへの懸念が高まった原因となった、表面に付着した細菌「媒介物」を覚えていますか？実は、細菌はテーブルや携帯電話のような大きな物体に付着するのではなく、微細な繊維、死んだ皮膚細胞、埃など、目に見えないほど小さな固体の表面に付着することがあります。こうした微細な固体は、後に空中に舞い上がることがあります。ブーヴィエ氏とリステンパート氏は、これを「エアロゾル化された媒介物」と呼んでいます。彼らの研究によると、これらの細菌粒子は他の動物に感染させる可能性があるとのことです。実際、彼らの最新の研究では、エアロゾル化された媒介物がモルモットによるインフルエンザの主な感染経路であることが示されました。

「私たちの実験は、モルモットが動き回ると埃を巻き上げることを非常に明確に示しています。そして、その埃がウイルスに汚染されている場合、空気を通して別のケージにいる他の動物にウイルスを感染させる可能性があります」とリステンパート氏は言います。また、この研究は、この4つ目の感染経路であるエアロゾル化された媒介物が人間の健康にも影響を及ぼす可能性を示唆していると、彼は言います。特に、新たな呼吸器ウイルスが世界的に流行している際にはなおさらです。「顔をこすったり、シャツを撫でたり、ティッシュペーパーをくしゃくしゃにしたりすると、ミクロンサイズの微粒子がエアロゾル化されます」とリステンパート氏は言います。「そして、その表面が以前にウイルスを含む粘液と接触していた場合、他の人が吸い込む可能性のあるウイルスもエアロゾル化されることになります。」

カリフォルニア大学デービス校/マウントサイナイ大学のチームは、火曜日に学術誌「ネイチャー・コミュニケーションズ」に、この前提を揺るがす研究結果を発表した。実験はパンデミック前にインフルエンザウイルスを用いて行われたものだが、その結果は今、新型コロナウイルスSARS-CoV-2の感染経路をめぐる白熱した論争の真っ只中に巻き込まれている。論争の中心にあるのは、感染者が呼吸器から放出する飛沫の大きさ、挙動、相対的な重要性についての意見の相違で、具体的には、呼気中の粒子が長距離を移動し、長時間空中に留まることができるかどうかが問題となっている。そして今、この研究は新たな問題を加えている。地面から蹴り上げられたり、ベッドカバーから振り落とされたり、汚れたティッシュからしわくちゃにされたりといった、他の経路で空気中に放出されたウイルス粒子についてはどうだろうか。人々はそれをどの程度気にする必要があるのだろうか。

答えは、少なくとも現時点では、おそらく少しではないだろうと、ポートランド州立大学の工学およびコンピュータサイエンス学部長のリチャード・コーシ氏は言う。同氏はこの研究には関わっていない。現在は大学職員であるコーシ氏は、数十年にわたり室内空気の質を研究してきた。同氏は、人々が皮膚や衣服の繊維を剥がし、床から舞い上がる粒子の雲を不穏にすることで、常に動きによって環境を変化させていることを観察した。科学者の中には、こうした個人のエアロゾル雲に生息する特有の微生物を測定できた者もいる。そのため、ウイルスが他の微生物と同じように乗り移ることができるとしても、同氏は驚かない。「この論文は、表面からの媒介物の再浮遊という経路を無視すべきではないことを強く示唆していると思います」とコーシ氏は言う。「それが最も重要な感染経路だという意味ではありません。しかし、経路の一つであることは間違いありません。」

これはインフルエンザにも当てはまり、SARS-CoV-2にも当てはまる可能性があります。コーシ氏は、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の最初のアウトブレイクがピークを迎えた2月と3月に、中国の研究者らが武漢の2つの病院で行った研究を例に挙げています。彼らは病院内の様々な場所からエアロゾルサンプルを採取し、医療従事者が防護服を脱ぐ部屋で空気中のコロナウイルス濃度が最も高かったことを発見しました。著者らは、これらのウイルスエアロゾル（1ミクロン未満と非常に小さい）の発生源は、汚染された衣類を脱ぐ際の妨害にあると仮説を立てました。

それは妥当な仮定だと、トロント大学の機械工学者で持続可能な建築研究者のジェフリー・シーゲル氏は言う。シーゲル氏はどちらの研究にも関わっていない。「衣服を着たり脱いだりするだけで大量の粒子が発生します」と彼は言う。しかし重要なのは、武漢の研究では空気中と表面上のウイルスRNAの量しか測定されていなかったことだ。それらのウイルス粒子が人を病気にする能力があるかどうかは言えなかった。一方、カリフォルニア大学デービス校とマウントサイナイ大学の論文は、インフルエンザウイルスに特化しておりSARS-CoV-2には言及していないものの、汚染された粒子を再浮遊させるプロセスによって感染力が維持される可能性があることを示唆しているとシーゲル氏は言う。「もしそうだとしたら、我々が懸念すべき全く新しい範囲の事柄が明らかになる」と彼は言う。

それについては後ほど説明します。まずはモルモットブリトーから。

カリフォルニア大学デービス校とマウントサイナイ大学の研究者たちは、モルモットの口と鼻から排出される呼吸飛沫を測定するために製作した装置を「モルモット」と呼んでいました。彼らの手法は、数匹のモルモットを麻酔し、意識を失ったモルモットを気密性のあるアルミホイルのスリーブで包み、それぞれのモルモットの鼻と口に小さな開口部を開けるというものでした。この開口部は、20ミクロンから0.5ミクロンまでの微小な固体を検出できる粒子サイズ測定装置につながっていました。

研究者たちがこのような対策を講じたのは、初期段階、モルモットの鼻にインフルエンザ菌を詰め込み、隣のケージのモルモットが発病するまでの時間を測定する実験を始めた頃、奇妙なことに気づいたからだ。感染したモルモットから健康なモルモットへ粒子が一定量流れ込むのではなく、粒子生成の急増が見られたのだ。毎秒数千個もの粒子が。ケージの上にカメラを設置すると、モルモットが動き回るたびに、粒子サイズ測定装置がこれらの粒子を捉えることが判明した。「これは、モルモットの病気の原因が呼吸器系ではなく、フケやほこりであることを示唆しています」とブーヴィエ氏は言う。

幼児のように、モルモットは鼻をこすってから周囲を触ることがよくあります。研究者がケージや動物の耳、足、毛皮を綿棒で拭き取ったところ、ウイルスは至る所に付着していました。動物の鼻や口から出る飛沫だけを分離するためには、動きを一切止める必要がありました。しかし、モルモットをじっと座らせるのは難しいでしょう。そこで、ブリトーが登場したのです。

動物たちがアルミスリーブの中で気絶すると、研究者たちは放出される粒子の数がはるかに少なくなり、数秒に1個というごくわずかな数にとどまった。そして束の間、彼らは呼吸器からの飛沫の真の量を捕捉できたことに興奮した。その後、彼らは陰性対照となるはずの実験を行った。これは衛生的な言い方で、数匹のモルモットを安楽死させ、全く同じ方法で包み、再び実験を行ったというものだ。すると、粒子測定器がケージから流れ出る粒子数と全く同じ数を記録したため、彼らは信じられないという表情で見つめた。彼らは同じ手順をもう一度繰り返したが、今度はスリーブは空だった。「動物が呼吸していない時でさえ、粒子は間違いなく動物から発生していました」とブーヴィエは言う。これらの実験を総合すると、実際にウイルスを伝染させていたのは汚染された塵であり、動物が生きていない時でさえ、ウイルスは動物の体から自然に浮遊している可能性があることが明らかになった。「これは本当に驚きでした」とブーヴィエは言う。

研究者たちはその後、別の実験を行いました。今回は、モルモットにウイルスを感染させ、回復させることで、インフルエンザA型に対する免疫を獲得させました。次に、小さな筆を液体ウイルスに浸し、インフルエンザ菌をモルモットの毛皮に塗りつけ、乾燥させました。数日後、下流のケージにいた、より感染力の強いモルモットが発症しました。研究者たちが導き出した唯一の説明は、最初のモルモットの毛皮に付着していたウイルスが空気中に放出され、それを2匹目のモルモットが吸い込んだというものでした。

つまり、シーゲル氏が言うように、私たちが懸念すべき新たな領域が生まれているのかもしれない。少なくとも、インフルエンザやCOVID-19だけでなく、あらゆる種類の呼吸器系ウイルスについて、エアロゾル化された媒介物の研究をさらに進める必要があることを示唆している。「呼吸器系粒子に焦点を当てることで、誰もが的外れだと言っているわけではありません」とリステンパート氏は言う。「調査すべき全く別の問題が存在すると言っているのです。」

エアロゾル科学者たちは以前から、インフルエンザウイルスが再浮遊、つまりエアロゾル化された媒介物を介して感染する可能性を検討してきた。WIREDが取材した多くの研究者は、SARS-CoV-2もほぼ同様の挙動を示す可能性があると考えている。しかし彼らは、それが起こり得るからといって、実際に起こるとは限らない、あるいは非常に頻繁に起こるとは限らないことを強調した。「直接放出されるエアロゾルと比較して、この感染経路がどれほど重要であるかは分かっていません」と、バージニア工科大学の空気感染ウイルス専門家、リンジー・マー氏はメールで述べている（マー氏はNature Communications誌の研究論文の査読者でもある）。

その理由の一つは、SARS-CoV-2が非常に新しい病原体だからです。多くの未知数のうち、人に感染させるのに必要なコロナウイルスの量です。塵の粒子が人を病気にするのに十分なウイルスを伝播できるかどうかを評価するには、この点についてさらなる調査が必要です。しかし、現実世界では、再浮遊したウイルス粒子がCOVID-19やインフルエンザのような病気の蔓延においてどれほど重要であるかを研究することも非常に困難です。科学者は、人の体内に侵入した個々の粒子を追跡してどれが感染を引き起こすのかを特定することはできないため、人を病気にするウイルス粒子が、弾丸のように飛んでくる呼吸器飛沫から来たのか、遠く離れた空気中に漂う呼吸器エアロゾルから来たのか、かつて表面に存在し再浮遊して吸入された媒介物から来たのか、あるいは何らかの形で人の鼻や口に直接感染した媒介物（通常は誰かが手や指で触れることによって）から来たのかを判断することはほぼ不可能です。

だからこそ、モルモット実験は非常に重要なのだ、とコーシ氏は言う。「これは、実際の動物から得られた物理的証拠を提供する、よく練られた体系的な研究です。再懸濁された粒子にウイルスが含まれており、空気中を移動し、他の動物に吸入されて病気を引き起こす可能性があることを示しています」と彼は言う。

シーゲル氏はもう少し強い口調でこう言った。ネイチャー・コミュニケーションズ誌の論文を読み終えた時、彼は妻にこう言った。「ああ、これは問題だ」と心の中で思ったのはこれが初めてだった、と。

彼は数ヶ月にわたり、新型コロナウイルス感染症時代における換気と衛生対策の改善について、企業や業界団体に助言してきた。彼の推奨事項の中には、空気フィルターの交換時に特に注意すること、つまり防護服を着用し、屋外で作業し、交換後すぐにその空間を洗い流すことなどがある。使用済みのフィルターには感染の可能性があると想定するように、と彼は人々に伝えている。高リスクエリアの床についても同様だ。シーゲル氏は歯科医と口腔外科医に対し、手術室の外に患者の靴底についた粒子を吸着するマットを設置するよう促している。床に付着したウイルスが持ち出され、後に再浮遊するのを防ぐためだ。「これらのことを言うときは、もしかしたら自分が過度に慎重になり、感染力が維持される可能性がないことを密かに願っていたのかもしれないと感じていました」とシーゲル氏は言う。「しかし、この記事は、より注意を払う必要があることをさらに裏付けています。まだ決定的なことは何もないとしても、安全のために当面できる簡単なことがいくつかあります。」

シーゲル氏によると、オフィスや学校などの建物の清掃員がN95マスクを含む適切な防護服を着用していることを確認することもその一つだ。清掃員が夜間に一人で作業している場合、雇用主はマスクの着用を求めないことが多い。しかし、掃除機をかけたり、ほこりを払ったり、掃き掃除をしたりすると、大量の粒子が舞い上がり、感染者が直前にその空間にいた場合は、汚染されている可能性がある。

テキサス州の7つの高校を対象とした4年間の研究で、コーシ氏と共同研究者たちは46教室の空気を数日間にわたって継続的に監視しました。彼らは、生徒が教室に出入りする時間帯に合わせて、一日を通して固体粒子の濃度が急上昇する現象を複数回観測しました。また、夜8時、清掃員が清掃に来た際にも、ほぼ同程度の量の粒子が急上昇しました。ネイチャー・コミュニケーションズ誌の論文を見て「でも、私たちはモルモットじゃない！毛皮もないし！」と言う人がいるかもしれませんが、コーシ氏はテキサスの教室の例を考えてみてほしいと言います。この研究では、人が単に教室内を歩き回るだけでも、かなりの量の固体粒子が空気中に放出されていることが示されています。

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人間はげっ歯類と同じくらい環境を汚染することに長けています。「床には大量の物質が散らばっていて、それが人間の足によって再浮遊しています」とコーシ氏は言います。「このようにして大量のウイルスがエアロゾル化されているかどうかはまだ分かりませんが、間違いなく考慮すべき問題です。」

清掃中の換気を強化すれば、エアロゾル化した媒介物による潜在的な危険性を軽減できる可能性があります。また、床を掃き掃除する前に消毒することも効果的です。シーゲル氏によると、これらの対策は必ずしも高額な改修である必要はありません。DIY空気清浄機は、場合によっては業務用の空気清浄機と同様に機能するという証拠があります。コーシ氏とシーゲル氏はまた、カーペットは掃除が難しく、リノリウム、タイル、コンクリートの床よりもはるかに多くの粒子が再浮遊するため、カーペットを撤去することを提案しています。

COVID-19は、エアロゾル化された媒介物という潜在的な第4の感染経路によって広がる可能性があり、大量の粒子状物質に接触する職業に従事する人々にとって新たな職業上の危険をもたらす可能性がありますが、ほとんどの人は特別な対策を講じる必要はありません。致死性の細菌の粉塵についてパニックになる必要は全くありません。

「この情報は、空気中のウイルスがどこから来るのかについての理解を深めるものですが、私たちがどのように対処すべきかを変えるものではありません」とマー氏はWIREDへのメールで述べています。「これまで行ってきたこと、つまりマスクの着用、人との距離の確保、人混みの回避、十分な換気の確保などは、このようにして空気中に放出されたウイルスを吸い込むことによる感染リスクの低減にも役立ちます。」ですから、マスクを着用し、（距離を保ちながら）行動を続けましょう。

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