Refrigerazione a bassa temperatura, una minaccia per il coronavirus

Di recente, l'epidemia di COVID-19 a Pechino, che stava per essere debellata, è tornata a farsi grave. La notizia che il coronavirus è stato rilevato su un tagliere per salmone importato ha trasformato il salmone da una prelibatezza appetitosa in una possibile fonte di contaminazione che le persone hanno paura di evitare. In molte parti del Paese, supermercati e ristoranti hanno rimosso il salmone dagli scaffali da un giorno all'altro, creando disagio tra i consumatori. Nella calda estate, in che modo la temperatura e l'umidità del salmone refrigerato influiscono sulla sopravvivenza e sulla diffusione del nuovo coronavirus all'esterno dell'organismo?

Scritto da | Shi-Giu

Il 17 marzo 2020, il New England Journal of Medicine ha pubblicato una corrispondenza di scienziati americani, che hanno studiato il tempo di sopravvivenza del nuovo coronavirus (SARS-CoV-2) negli aerosol e su varie superfici ambientali, e lo hanno confrontato con il coronavirus SARS (SARS-CoV-1) [1]. Il modello di regressione bayesiana è stato utilizzato anche per stimare il tasso di decadimento dell'attività virale.

I dati contenuti in questo articolo includono il tempo di sopravvivenza dei due virus in cinque ambienti con temperature comprese tra 21°C e 23°C e umidità relativa del 40%. I cinque ambienti sono: aerosol con diametro inferiore a 5 micron, superfici in plastica, superfici in acciaio inossidabile, superfici in rame e superfici in cartone.

Il titolo virale determina direttamente la capacità del virus di infettare e anche la facilità con cui il virus perde la sua attività. Quanto più alta è la concentrazione, tanto più è facile che si verifichi un'infezione e tanto più è difficile inattivarla. Se per la quantificazione si utilizza il rilevamento dell'acido nucleico, il titolo iniziale del virus selezionato in questo articolo è simile a quello osservato nel tratto respiratorio del paziente.

I risultati sono riassunti in un'immagine:

Figura 1: Stabilità di SARS-CoV-1 (SARS coronavirus) e SARS-CoV-2 (nuovo coronavirus) negli aerosol e su varie superfici ambientali (dal riferimento [1]). (Clicca per ingrandire)

Riassumendo:

Negli aerosol, le osservazioni per il nuovo coronavirus sono state simili a quelle per il virus della SARS: sono stati rilevati virus infettivi durante l'intero processo sperimentale (3 ore) e il titolo infettivo è stato leggermente ridotto (di circa 1log10).

La classificazione di stabilità del nuovo coronavirus su diverse superfici ambientali è: plastica > acciaio inossidabile > cartone > superficie in rame.

Sulle superfici di plastica, il coronavirus infettivo può rimanere per 72 ore. Sulle superfici in acciaio inossidabile può durare 48 ore. Tuttavia, il titolo del virus infettivo è diminuito significativamente.

Sulla superficie di rame non è stato rilevato alcun coronavirus infettivo dopo 4 ore. Sul cartone non è stato possibile rilevare alcun coronavirus infettivo dopo 24 ore.

Di seguito è riportato uno schema più intuitivo:

Figura 2: Tempo di sopravvivenza del nuovo coronavirus (SARS-CoV-2) sulle superfici ambientali (immagine originale modificata)
https://www.medscape.com/viewarticle/926929).

Un altro nuovo studio, utilizzando un titolo iniziale più elevato del virus, ha mostrato risultati simili [2], a temperatura ambiente (22°C) e un'umidità relativa di circa il 65%:

Attualmente non ci sono dati diretti sull'impatto della temperatura e dell'umidità sulla sopravvivenza del nuovo coronavirus in vitro, ma possiamo conoscere la situazione di altri coronavirus.

Uno studio fornisce un’analisi molto dettagliata [3].

Originariamente lo scopo di questo studio era quello di analizzare il periodo di sopravvivenza del coronavirus SARS sulla superficie degli oggetti, ma a causa dell'elevata contagiosità della SARS, sono stati utilizzati due coronavirus animali appartenenti a categorie diverse. L'esperimento ha misurato il tempo di sopravvivenza dei due virus su una superficie dura e non porosa di acciaio inossidabile, sotto diverse combinazioni di temperatura e umidità.

La quantità iniziale di virus per questo esperimento è pari a 10^4-10^5 (MPN, numero più probabile) particelle virali infettive. Nella vita reale, la quantità iniziale del virus può essere alta o bassa. Quanto più alta è la quantità iniziale, tanto più difficile è inattivare completamente il virus.

Osservazione

Il titolo virale è spesso menzionato in letteratura. Il titolo virale si riferisce alla quantità di virus in un determinato volume. A seconda del tipo di rilevamento, sono possibili due valori:

Uno è il numero totale di particelle virali in un certo volume (inclusi virus infettivi e non infettivi). Ad esempio, la tecnologia RT-PCR utilizzata nel nuovo kit per il test del coronavirus serve a rilevare il contenuto di acidi nucleici nel virus. Non tutte queste particelle virali sono necessariamente infettive. Alcuni potrebbero essere già "morti".

Un altro fattore è il numero di particelle virali infettive presenti in un dato volume. Per quantificare l'infettività di un virus, solitamente il virus e le cellule ospiti vengono messi insieme e poi si osserva e si calcola il numero di cellule che si ammalano.

Le unità utilizzate per esprimere i titoli virali variano a seconda del tipo di rilevamento utilizzato nell'esperimento, come PFU/ml, MPN/ml, ecc. Per facilitare la comprensione, in questo articolo verrà utilizzato direttamente (il numero di virus) per sostituire questi termini professionali.

La conclusione della ricerca può essere riassunta in una frase: il tempo di sopravvivenza del virus è correlato all'umidità e alla temperatura (vedere Figura 3 di seguito). Si noti che la temperatura interna è generalmente di 20°C e l'umidità è intorno al 40-50%:

A 4°C e 20% di umidità relativa, entrambi i virus possono sopravvivere fino a 28 giorni. Quanto più alta è l'umidità relativa, tanto più velocemente il virus viene inattivato.

A 20°C l'inattivazione di entrambi i virus è stata accelerata. La disattivazione è stata più rapida al 50% di umidità relativa, non all'80%. Il virus infettivo può essere rilevato dopo 3-28 giorni.

A 40°C il virus veniva inattivato più rapidamente. Maggiore è l'umidità, più rapida è la disattivazione.

Secondo studi precedenti, gli aspirati nasofaringei dei pazienti affetti da SARS contenevano 10^5 - 10^8 virus per millilitro (quantificati utilizzando modelli genomici, quindi non si può garantire che siano tutti infettivi) [4-6]. Supponendo che la maggior parte delle particelle virali nell'aspirato nasofaringeo siano infettive, se questi aspirati cadono su una superficie di acciaio inossidabile in un ambiente interno climatizzato (circa 20 °C, 50% di umidità relativa), utilizzando i dati di questo articolo, si stima che dopo cinque giorni ci sarà ancora 1/1000 della quantità iniziale di particelle virali infettive. Vale a dire che, in queste condizioni, ci saranno almeno da 100 a 100.000 particelle virali in 1 ml di aspirato nasofaringeo che saranno ancora infettive.

La concentrazione del virus deve raggiungere una certa quantità prima che i virus possano "cooperare" tra loro e causare l'infezione? Una singola particella virale può causare infezioni o malattie?

Uno studio del 2009 condotto utilizzando virus di insetti ha dimostrato che una singola particella virale potrebbe causare un’infezione[7]. La dose più bassa del nuovo coronavirus in grado di infettare gli esseri umani non è ancora stata confermata.

Figura 3: Sopravvivenza di due coronavirus animali su superfici di acciaio inossidabile a diversa umidità relativa e temperatura. Ogni curva rappresenta un virus (modificato rispetto alla figura originale nel riferimento [3]). (Clicca per ingrandire)

Un altro articolo ha esaminato direttamente il coronavirus SARS [8] e la conclusione era molto simile al precedente:

I ricercatori hanno depositato il coronavirus della SARS (titolo virale attivo di 10^7/ml, simile al titolo virale totale negli aspirati nasofaringei di persone infette da SARS) sulla plastica (una superficie dura non porosa). A una temperatura di 22-25°C e un'umidità relativa del 40-50%, dopo 5 giorni, il virus essiccato sulla plastica aveva ancora un'infettività di 10^6/ml, solo un log10 in meno nel titolo. Dopo 2 settimane, i virus infettivi sono ancora molti. Il virus infettivo può essere ancora rilevato dopo 4 settimane.

Hanno anche scoperto che più erano elevate la temperatura e l'umidità, più velocemente il virus veniva inattivato.

Figura 4: Tasso di inattivazione del coronavirus SARS in diverse condizioni ambientali in vitro (dal riferimento [3] Figura 1).

La curva rossa nella figura sopra è la curva di inattivazione del coronavirus SARS nel liquido. Si può osservare che il coronavirus SARS può sopravvivere per almeno 3 settimane in un ambiente liquido a temperatura ambiente. Tuttavia, il riscaldamento a 56°C per 15 minuti può facilmente ucciderli.[9] Per i coronavirus nei liquidi, più alta è la temperatura, più velocemente vengono inattivati ​​[10, 11].

Altri due punti sul coronavirus:

Effetto del pH sui coronavirus: la maggior parte dei coronavirus è più stabile in condizioni debolmente acide (pH = 6~6,5) che in condizioni alcaline (pH = 8) [12-16].

Il nuovo coronavirus può essere rilevato nelle feci. Secondo le ricerche sul virus SARS, il virus non può sopravvivere per più di 24 ore nelle feci normali degli adulti, mentre nelle feci dei neonati (pH acido) il tempo di sopravvivenza non può superare le 3 ore. Tuttavia, può sopravvivere per lunghi periodi di tempo, fino a 4 giorni, nelle feci diarroiche, che possono avere un pH di 9.[17] Allo stesso tempo, un nuovo studio ha rilevato che il 48,5% dei pazienti affetti da COVID-19 presentava sintomi dell’apparato digerente come diarrea, vomito e dolore addominale[18]. Pertanto, nei pazienti potenzialmente affetti da COVID-19, le feci diarroiche devono essere gestite tempestivamente e con attenzione.

Sebbene non si sia ancora giunti a conclusioni sulla concentrazione esatta del virus in grado di causare l'infezione, questi risultati suggeriscono che è probabile che il nuovo coronavirus venga trasmesso tramite aerosol (un evento poco probabile in condizioni di elevata concentrazione del virus) e contatto.

Quanto efficacemente il coronavirus viene trasferito dalle superfici ambientali contaminate alle mani? Non sono ancora stati rilevati dati. Tuttavia, studi sul virus dell’influenza A hanno dimostrato che il 31,6% della carica virale viene trasferito alle mani dopo soli 5 secondi di contatto con una superficie ambientale contaminata[19].

Ricordiamolo ancora una volta a tutti: l'igiene delle mani è molto importante!

Riferimenti

[1] N. van Dormalen et al., Stabilità degli aerosol e della superficie di SARS-CoV-2 rispetto a SARS-CoV-1. Giornale della Salute, (2020).

[2] AWH Chin et al., Stabilità del SARS-CoV-2 in diverse condizioni ambientali. Il microbo di Lancet.

[3] LM Casanova, S. Jeon, WA Rutala, DJ Weber, MD Sobsey, Effetti della temperatura dell'aria e dell'umidità relativa sulla sopravvivenza del coronavirus sulle superfici. Appl Environ Microbiol 76, 2712-2717 (2010).

[4] C.-M. Chu et al., Distribuzione della carica virale nell'epidemia di SARS. Emerg Infect Dis 11, 1882-1886 (2005).

[5] IFN Hung et al., Carichi virali nei campioni clinici e manifestazioni della SARS. Emerg Infect Dis 10, 1550-1557 (2004).

[6] SCC Wong, JKC Chan, KC Lee, ESF Lo, DNC Tsang, Sviluppo di un test quantitativo per il coronavirus SARS e correlazione dell'mRNA GAPDH con il coronavirus SARS in campioni clinici. Giovanni Battista Piranesi (1977).

[7] MP Zwart et al., Un test sperimentale dell'ipotesi di azione indipendente nei patosistemi virus-insetto. Atti della Royal Society B: Scienze biologiche 276, 2233-2242 (2009).

[8] KH Chan et al., Gli effetti della temperatura e dell'umidità relativa sulla vitalità del coronavirus SARS. Adv Virol 2011, 734690 (2011).

[9] L. Casanova, WA Rutala, DJ Weber, MD Sobsey, Sopravvivenza dei coronavirus surrogati in acqua. Ricerca sull'acqua 43, 1893-1898 (2009).

[10] BJ Tennant, RM Gaskell, CJ Gaskell, Studi sulla sopravvivenza del coronavirus canino in diverse condizioni ambientali. Microbiologia veterinaria 42, 255-259 (1994).

[11] GJ Harper, Microrganismi trasportati dall'aria: test di sopravvivenza con quattro virus. J Hyg (Londra) 59, 479-486 (1961).

[12] A. Lamarre, PJ Talbot, Effetto del pH e della temperatura sull'infettività del coronavirus umano 229E. Rivista canadese di microbiologia 35, 972-974 (1989).

[13] BD Zelus, JH Schickli, DM Blau, SR Weiss, KV Holmes, I cambiamenti conformazionali nella glicoproteina Spike del coronavirus murino sono indotti a 37°C dai recettori solubili murini CEACAM1 o dal pH 8. Journal of Virology 77, 830-840 (2003).

[14] C. Daniel, PJ Talbot, Proprietà fisico-chimiche del virus dell'epatite murina, ceppo A 59. Breve rapporto. Arch Virol 96, 241-248 (1987).

[15] DH Pocock, DJ Garwes, L'influenza del pH sulla crescita e la stabilità del virus della gastroenterite trasmissibile in vitro. Arch Virol 49, 239-247 (1975).

[16] A. Pratelli, Inattivazione del coronavirus canino con agenti fisici e chimici. Rivista veterinaria 177, 71-79 (2008).

[17] MYY Lai, PKC Cheng, WWL Lim, Sopravvivenza alla sindrome respiratoria acuta grave da coronavirus. Malattie infettive cliniche 41, e67-e71 (2005).

[18] MM Lei Pan, Pengcheng Yang, Yu Sun, Runsheng Wang, Junhong Yan, Pibao Li, Baoguang Hu, Jing Wang, Chao Hu, Yuan Jin, Xun Niu, Rongyu Ping, Yingzhen Du, Tianzhi Li, Guogang Xu, Qinyong Hu, Lei Tu, Caratteristiche cliniche dei pazienti COVID-19 con sintomi digestivi nell'Hubei, Cina: uno studio descrittivo, trasversale, multicentrico studio. Rivista americana di gastroenterologia, (2020).

[19] B. Bean et al., Sopravvivenza dei virus dell'influenza sulle superfici ambientali. Il Giornale delle Malattie Infettive 146, 47-51 (1982).

Shi Jun, pseudonimo di "The Free-spirited Cat", attualmente vive a Boston, USA. Si è laureato presso il Dipartimento di Scienze della Vita e Tecnologia dell'Università di Tsinghua e, dopo aver conseguito il dottorato negli Stati Uniti, è entrato a far parte di una nota azienda farmaceutica multinazionale per dedicarsi alla ricerca e allo sviluppo di farmaci. Da più di dieci anni guida la sua squadra nella lotta contro il diabete, la distrofia muscolare, ecc. e negli ultimi anni si è concentrato sulla ricerca e sullo sviluppo di farmaci anti-invecchiamento. Il mio account pubblico personale su WeChat, "Yiran Suixin", è il luogo in cui parlo con voi di assistenza sanitaria.