Коронавирусная ошибка: как ученые 60 лет назад помогли вирусу убивать

В одно реннее утро, Линси Марр на цыпочках дошла к своему обеденному столику, надела гарнитуру и включила Zoom. О ее истории пишет издание WIRED.

На экране были десятки знакомых лиц, но и несколько незнакомцев. Среди последних – Мария ван Керхове, одна из руководительниц ВОЗ и другие советники и эксперты организации. Только прошло 13:00 по времени Женевы 3 апреля 2020 года, но по времени штата Вирджиния (где Линси живет с семьей) был только рассвет. То обсуждение имело важные последствия.

Читайте еще Уничтожить или сдержать: как вокруг COVID-19 продолжается война подходов

Как передается вирус

Линси Марр изучает аэрозоли в техническом Университете Вирджинии. Но также – инфекционные болезни. Такое сочетание сделало ее уникальным специалистом, одним из немногих в мире. С ее точки зрения, новый коронавирус мог держаться в воздухе. Таким образом, инфицируя каждого, кто вдохнул достаточно воздуха с SARS-CoV-2. Это был особый риск для людей внутри зданий.

Линси Марр в своей лаборатории / Фото Virginia Tech College of Engineering

Но ВОЗ это не впечатлило. За несколько дней до разговора, они запостили в Twitter: "FACT: COVID-19 не держится в воздухе! Главный способ передачи – капли от инфицированного человека при кашле, чихании и разговорах". Поэтому Марр пропускала свои привычные утренние дела, чтобы присоединиться к еще 35 исследователям аэрозоля.

Они пытались убедить Всемирную Организацию здравоохранения, что она делает большую ошибку. В Zoom, ученые изложили дело. Указывали на многие случаи суперраспространения вируса в барах, колл-центрах, ресторанах, на круизных лайнерах и репетициях хора. Там люди заражались, даже если были в другой части комнаты от уже инфицированных.

Эти инциденты шли в разрез с рекомендациями ВОЗ держать дистанцию ​​2-2,5 метра и часто мыть руки. Если COVID-19 "путешествует" между людьми в виде крупных капель и сразу падет на землю, то почему эти вспышки произошли? Группа Марр доказывала, что инфицированный воздух – вероятный виновник.

Актуально У разведки США есть новые данные о происхождении COVID-19, – The New York Times

ВОЗ вновь были невозмутимы: если мы это признаем (что новый коронавирус может держаться в воздухе – 24), то нам нужно больше прямых доказательств. А на их собрание уйдут месяцы. Тысячи людей болели каждый день.

Война с главным экспертом

Споры нарастали и одна из ведущих атмосферных специалистов, Лидия Моравская, попыталась объяснить, как далеко инфицированные частицы разного размера могут потенциально лететь. Но один из экспертов Организации здравоохранения резко прервал ее: вы не правы! Марр в шоке ответила: "просто не спорьте с Лидией о физике!".

Лидия 20 лет была советником ВОЗ по вопросам загрязнения воздуха и тогда ее советы воспринимали серьезно. Если это касалось сгустков сажи и пепла, которые вырываются из дымовых и выхлопных труб, конечно. Тогда чиновники от медицины радушно принимали на веру ее физические выкладки: что различные частицы могут зависать вверху, далеко двигаться и – самое опасное – вдыхаться.

Больше по теме Нечем дышать: где наиболее загрязненный воздух в мире

Но, отмечали они, те самые законы почему-то не работают в отношении дыхательных частиц. В этой сфере, понятие "в воздухе" применяется, только если они менее 5 микрометров. Появились два больших лагеря, которые не могли понять друг друга, потому перешли на научный жаргон. "Они уже все решили, просто развлекали нас!", – подумала Марр, когда все закончилось. Исследовательница чувствовала злость.

В очередной раз В мире обнаружили новый штамм коронавируса: детали распространения мутации

Для Марр это не было новостью. Она часто нарушала неписаные научные правила, сталкивалась со скептицизмом и неприятием. Однако сейчас на кону было больше, чем ее эго, потому что начиналась глобальная пандемия. А устаревшая наука все еще лежит в основе политики в области здравоохранения. И она еще дойдет до этого.

Марр, как и Моравская, исследовала загрязнения воздуха в начале карьеры. Но перешла к инфекционным болезням в начале 2000-х, когда отдала ребенка на дневной уход. Далее она наблюдала, как грипп, простуда и насморк распространяются по классам, несмотря на строгие меры безопасности. "Могут ли эти инфекции быть в воздухе?", – подумала она и взяла несколько вступительных книг о медицине.

Исследуя каноны

Согласно современной медицинской мнением, респираторные болезни передаются в основном через кашель или чихание. Когда больной человек это делает, то распыляет вирусные частицы со скоростью пулемета. Они быстро падают (то, что выше утверждает и ВОЗ!) И прилипают к любым поверхностям (хотя, в случае с COVID-19, передача через поверхности считается маловероятной – 24). Радиус поражения – от 1 до 2 метров.

Если капли попадут на нос, рот или на руку, которой человек касается лица, они могут вызвать инфекцию. Считалось, что только некоторые болезни могут позволить себе нарушить "правило капель".

Например, корь и туберкулез считаются "воздушными инфекциями".

Для борьбы с первыми достаточно мыть руки. В случае со вторым, врагом человека является сам воздух. Здесь уже надо носить маску с уровнем защиты как минимум N95 и одеваться в полный защитный костюм (для медиков).

Аэрозольные частицы при выделении / Фото The Conversation

Разница между этими понятиями в 5 микрометров (это одна миллионная часть метра, устаревшее название – микрон). Все что меньше – аэрозоль, а все больше – то капелька.

ВОЗ и Центр контроля и профилактики заболеваний США (CDC) тоже опирались на цифру 5 микрон. Была только одна проблема и заключалась она в правилах другой науки. Физически это все было неправильно.

Физика Vs Медицина: синхронизируя науки

Все, что Линси знала по курсу атмосферной физики, кричало: "Это не так! Есть частицы намного больше 5 мкм и они способны оставаться "на плаву" и даже вести себя как аэрозоли, в зависимости от влажности, тепла и скорости воздуха".

Мне было тревожно, потому что я видела неправильный номер,
– объясняла она.

Ошибка означала, что медицинское сообщество исказило представление о том, как люди могут заражаться. Эпидемиологи давно наблюдают, что заражение требует тесного контакта. На небольшом пространстве может произойти многое. Больные могут кашлять, выделяя маленькие аэрозоли. Затем их можно вдохнуть или пожать руку с ними на коже и затем потереть нос.

Передать вирус может любой механизм. "Технически очень трудно различить и понять, что именно вызывает инфекцию", – пояснила Марр. Если речь идет о заражении на большом расстоянии, то виновными могут быть только мелкие частицы. Вблизи – любого размера. Но десятилетиями, всю вину возлагали на капельки.

Марр приступила к собственным исследованиям. Она устанавливала отборщик проб в дневном уходе и на самолетах.

И выявляла, что там есть вирус гриппа, хотя его не должно было там быть! Он прятался в воздухе, чаще всего в частицах, достаточно малых, чтобы в нем висеть. И этого было достаточно, чтобы люди болели.

После этого она в 2011 году подала рукопись в научные журналы. Но ее отклонили, несмотря на новые опыты и доказательства. Лишь один издатель, The Journal of Royal Society Interface, принял ее работу. В закрытом научном мире, аэрозоли всегда были сферой деятельности инженеров и физиков, а возбудители болезней – медиков. Марр пыталась совместить два мира и перейти границу, стоя на краю.

Откуда взялись 5 микрон

Периодически Линси пытается выяснить, откуда взялись эти "5 микрон". Но она застряла. Старые учебники просто констатировали этот факт без всякого цитирования, будто взяв с потолка. Наконец, она прекратила это делать и жизнь пошла дальше. До 2019 года, когда на ее стол лег текст из лаборатории Югуо Ли.

Югуо Ли – исследователь-революционер из Гонконга / Фото HKU

Этот исследователь жил в Гонконге и сделал себе имя во время первой вспышки коронавируса в 2003 году – атипичной пневмонии или SARS. Исследование Ли о возгорании в жилом доме Amoy Gardens дали высокие доказательства, что этот вирус может быть воздушно-капельным. Но он также десятками лет пытался убедить других ученых в этом.

Он обратился за помощью к математике. Его расчеты и моделирование показало: при кашле или чихании, тяжелых капель было слишком мало; а цели вируса – рот, ноздри, глаза – слишком малы, чтобы втянуть большое количество инфекции. Большинство простуд, гриппа и других респираторных болезней должны были распространяться в аэрозолях, пришли к выводу в команде Ли.

Это интересно Назвали простой способ предсказать риск COVID-19 с помощью языка

А медицинские учреждения невероятно отставали. Ли показал теоретический недостаток предела "5 микрон". Он пошел дальше, найдя это же в документе CDC для больниц. Журнал попросил Марр рецензировать статью Ли и она не могла скрыть возбуждения и волнения.

22 января 2020 года она написала: "Эта работа чрезвычайно важна для оспаривания существующей догмы о том, как инфекционное заболевание передается: каплями или аэрозолями". Через несколько часов власти Китая прекратили все поездки в город Ухань с 11 млн жителей, где набирала силу новая эпидемия.

Как это было Как Китай останавливает коронавирус: штрих-коды и дух Мао Цзэдуна

ВОЗ и CDC выпустили привычные советы: держать дистанцию, мыть руки, дезинфицировать поверхности. Ни слова о масках или опасности пребывания в помещении.

Пандемия и новый старт

Через несколько дней после описанной в начале встречи в Zoom Линси Марр получила еще одну весть, теперь от другого физика. Он тоже принимал тогда участие в общении и звали его Хосе-Луис Хименес. Он изучал физику атмосфер в Университете Колорадо-Боулдер в Сан-Хосе. Его задела дистанция в 2-2,5 метра, которая была рекомендована.

Насколько он понимал, эта установка действовала еще со времен 1930-1940 годов XX века. Но авторы тогдашних исследований на самом деле аргументировали, что воздушно-капельная передача предусматривала бы расстояние более 1,8 метра. Что-то все равно не складывалось в единый пазл. Линси предложила объединить два их исследования в одно.

Профессор Том Юинг нашел ключевого члена команды / Фото Virginia Tech

Если граница распространения в 2 метра была рассчитана неверно, тогда "5 микрон" тоже были ошибкой. Но для охоты на источник, нужен был третий член команды – медицинский историк. Марр такого знала – Том Юинг, тоже из Вирджинии, исследователь истории гриппа и туберкулеза. А уже тот подтянул свою аспирантку Кэти Рэндалл с навыками криминалиста.

Мы собираемся найти карточный домик. Это будет очень интересно!
– написала в электронном письме Линси к Хименесу.

COVID-19 сильно ударил по диссертации Кэти, и она почти не имела чем заняться всю весну 2020 года. Но потом команда Марр сбросила ей свои исследования и мысли. Рэндалл начала изучать цитирование, занимаясь почти средневековой детективной схоластикой.

Она перебирала старые документы, книги и записи, ища зацепки. Но в документации ВОЗ и CDC не нашла большего, чем Ли и Марр раньше. Тупик. Тогда она попыталась другую тактику, добавив слова "5 микрон" и "туберкулез" в поиск в архиве CDC. Она скролила до самого конца, пока не нашла древнейший документ по борьбе с этой болезнью.

Одна из первых диаграмм о поведении больших и малых частиц / График Wikiwand

Там упоминалась книга, которая вышла в 1955 году из-под пера профессора Гарварда Уильяма Ферта Уэллса. Название было: "Воздушно-капельное заражение и гигиена воздуха". Вот же оно! Взять книгу в библиотеке было невозможно – университеты же закрыли. У букинистов первое издание стоило 500 долларов США – многовато для их проекта, который фактически не имел финансирования.

Но потом один из библиотекарей нашел цифровую копию где-то в Мичигане. Получив ее, Рэндалл начала читать. А потом еще и более ранние его работы, которые охватывали 23 года научной деятельности.

Рукописи Уэллса: забытый гений

И наткнулась на исследование, которое он провел вместе с женой-врачом Милдред Викс Уэллс в 1934 году. Они проанализировали образцы воздуха и создали кривую, которая отражала противоположные силы гравитации и испарения. А также их влияние на дыхательные частицы.

Это позволило понять, сколько частице данного размера потребуется времени, чтобы перелететь от рта до земли. Так, частицы размером более 100 мкм опускались за несколько секунд, а вот меньшие – оставались в воздухе. Кривая предусматривала спор о способе распространения, но вокруг цифры 100, а не 5.

Имея работу над диссертацией и маленькую 6-летнюю дочь в отдаленном детском саду, Рэндалл могла работать с книгой вечером. А там было 400 страниц, много даже в то время. Позже, Уэллс ставил дезинфицирующие ультрафиолетовые фонари в школах, в 1940-х годах.

Информационный плакат CDC о высокой заразности кори через воздух / Коллаж CDC

В классах с такими фонарями, меньше детей болело корью. Ученый пришел к выводу, что вирус кори должен был быть в воздухе. Но правоту Уэллса признали только через 10 лет. Летом, аспирантка решила исследовать, как современники воспринимали объект ее анализа. Тогда как раз создали CDC и его первым директором стал Александр Ленгмюр – очень интересная личность.

Важное достижение Первая страна ЕС обрела коллективный иммунитет против COVID-19

Его воспитали в так называемом "Евангелии особой чистоты", где мытье рук стало основой политики здоровья в США. Он рассматривал идеи о капельно-воздушной передаче как ретроградные, потому что видел в этом откат к старой "теории миазмов" с XIX века, то есть плохому воздуху. Интересно, но не более.

В то время, в 1950-е годы, Ленгмюра больше волновала проблема биологической войны. Он боялся, что враги сбросят с неба вредных микроорганизмов. После начала войны в Корее, Ленгмюр пренебрег опытом Уэллса и продвигал свои работы как основополагающие в понимании передачи инфекций. Что самое интересное, он цитировал опыты, но на фабриках и в шахтах.

Передача воздухом: как это доказали

Итак, председатель CDC пришел к выводу: слизистая оболочка носа и горла очень хорошо задерживает частицы более 5 микрон, но меньшие (сейчас известны как мелкодисперсные – 24) могут попасть в легкие и нанести непоправимый вред. Уэллс делал нечто похожее, но с бактериями туберкулеза.

Обратите внимание Нашли скрытое и долговременное повреждение легких после коронавируса

Они были выносливыми, как и корь, находились в воздухе, внутри организма могли вызвать поражение. Он поместил бактерии двух видов (менее и более 5 микрон) в туман и запустил его в клетку с кроликами. Те, которые получили мелкие капельки, заболели, в отличие от получивших "грубую дозу".

В 1980-х годах, в конце карьеры, Ленгмюр признал, что ошибался относительно воздушно-капельной инфекции. Это все было возможно. Одним из факторов изменения мысли стало последнее, грандиозное исследование Уэллса. В больнице города Балтимор он перекачивал воздух из туберкулезного отделения в другую комнату с 150 морскими свинками. Месяц за месяцем, несколько свинок заболело.

Эксперимент с животными доказал воздушную передачу туберкулеза / Фото Science

Но органы здравоохранения относились к этому очень скептически. Не хватает, мол, контроля. Команда добавила еще 150 животных, но поставила те же УФ-лампы, чтобы убить микробов. Свинки остались здоровыми! Так впервые доказали, что туберкулез может передаваться воздушно-капельным путем.

Эти новаторские результаты опубликовали в 1962 году, а Уэллса не стало в сентябре 1963 года. В октябре 1963, Ленгмюр вспомнил о нем в своей речи, сказав: именно его мы должны благодарить за освещение растущей эпидемии ТБ.

Бактерии этой болезни были менее 5 микрон, и они могли вторгнуться только в подмножество клеток, которые расположены глубоко в легких. Другие респираторные возбудители – не столь "продвинутые": часто инфицируют весь дыхательный тракт и встраиваются в клетки любого размера.

Внутри CDC просто объединили исследования Уэллса. Они выбросили контекст ТБ и установили "5 микрон" как общий способ передачи респираторных инфекций в воздухе. О 100 микронах забыли вообще и навсегда. Отсюда и взялось это число в "5 микрометров".

Вы видите: идея, что является респираторным, что остается в воздухе и является инфекционным до сих пор крутится вокруг этого феномена,
– пояснила Рэндалл изданию WIRED.

Прошли десятки лет и эта ошибка – много слепых повторений – углублялась в медицинский канон все глубже. "О боже, так это пошло аж оттуда?" – не могла поверить Марр, когда Рэндалл рассказала ей и команде, как распутала дело. После многих лет, она наконец имела ответ!

Борьба с системой

Впрочем, это был лишь первый шаг. Далее, надо было бороться с системой и ее ложными наслоениями. И изменить устаревшую медицинскую доктрину, а для этого – уговорить двух топ-руководителей в области здравоохранения. Не только в том, что они были неправы, но и в том, что эта ошибка имеет срочные последствия.

Для этого, Марр и Хименес подписали письмо-обращение, в том числе в ВОЗ вместе с другими 237 врачами и учеными. Требовали четких рекомендаций по ношению масок, вентиляции помещений. Без этого, доказывали они, распространение SARS-CoV-2 сведет на нет все, даже самые энергичные усилия по отслеживанию и социальному дистанцированию.

Событие попало в новости и влиятельные люди бросились защищать ВОЗ, особенно активно – в Twitter. Саския Попеску – эпидемиолог, эксперт по профилактике инфекций из Университета Джорджа Мейсона – была готова принять новую теорию (что люди заражаются, вдыхая мелкие частицы – 24), но только с близкого расстояния.

И это не синоним фразы "в воздухе", доказывала она и другие. "С этим надо вести себя очень взвешенно, нельзя так бессистемно вбрасывать", – говорила она.

Но победу уже было не остановить: медицинские чиновники через несколько дней выпустили новый отчет, "не исключая аэрозоли, особенно в местах с плохой вентиляцией".

Но правило дистанции 2-2,5 метра все еще было в силе. Маски в помещении были нужны, "только если нельзя придерживаться такой дистанции". Хименес назвал это "дезинформацией, что затрудняет защиту людей". А Марр продолжала то, что умела лучше всего – разговаривать с другими учеными.

Кимберли Пратер помогла продвинуть идею команды на высокий уровень / Фото UC San Diego

Она нашла атмосферного химика из Сан-Диего Кимберли Пратер, которая работала с CDC и рабочей группой по ковиду в Белом Доме. Две женщины решили подключить Энтони Фаучи, главного инфекциониста США и прислали ему свои слайды. На одном из них было показано, что частицы менее 5 микрон, выпущенные изо рта обычного человека, пролетели гораздо более 2 метров.

Европа под ударом Катастрофа с коронавирусом в Чехии: что пошло не так

Фаучи им поверил! "Вывод: аэрозолей намного больше, чем мы думали. А вера в 5 микрон была ошибочной", – скажет он. Впрочем, побороть последнее препятствие – веру в передаче через капли, падающие, а не через частицы, содержащихся в воздухе (собственно, аэрозоли – 24) – было сложнее. Такая догма доминировала.

Марр и команда пришли в журнал Science, где призвали забыть о границе в 5 микрон. Ковид передвигается, мол, гораздо дальше.

"Причиной, почему мы настаиваем на вентиляции, является то, что вирус может передаваться воздушно-капельным путем, – пояснила она. – Люди знают, что им нужно делать, чтобы защитить себя".

Ковидний провал Падение в ад: как пандемия COVID-19 вышла из-под контроля в Индии

В 2021 году, пообещала ван Керхове, "ВОЗ официально пересмотрит свои определения для описания передачи болезни", чтобы убрать капельно-аэрозольную дихотомию. 30 апреля, организация тихо обновила страницу о коронавирусе, отметив: "может передаваться как крупными каплями так и маленькими частицами".

И даже в ВОЗ были вынуждены прислушаться / Фото The Washington Post

Самая главная новость пандемии прошла без пресс-конференции и большого объявления.

Эпилог: не все так страшно

Да, COVID-19, скорее всего, может передаваться также и через воздух. Но это не повод паниковать, уверен Югуо Ли. Этот вирус не столь страшен, как другие его родственники в плане воздушного заражения. Это не корь, что заражала ранее до 90% восприимчивых к нему людей.

На большом расстоянии, как показали опыты, коронавирус пока заражать не может. В хорошо вентилируемых помещениях он тоже почти бессилен. Больше всего шансов подхватить ковид – находиться очень близко от больного человека. Большую же часть времени SARS-CoV-2 ведет себя как обычный из книг патоген, который распространяется капельками (которые падают – 24).

Вот, например, грипп. Он заражает миллионы людей ежегодно по миру, 300-650 тысяч человек умирает.

Ли уговорил администрацию Университета Гонконга улучшить вентиляцию в здании и автобусах в первые дни пандемии. Марр сделала тоже самое для владелицы тренажерного зала, где сама занималась. Она пересмотрела и проанализировала чертежи, посоветовалась по редизайну. Двери должны быть постоянно открыты. Никто не поймал там вирус (на момент написания оригинальной статьи – 24).

Важная история Взлет и падение AstraZeneca: ошибки, стоившие жизней людей

Университет Ли, где учится 300 тысяч студентов, имел только 23 случая. Конечно, азиатские страны были лучше подготовлены после атаки SARS в 2003 году, но общие локальные действия Марр и Ли все же сделали ситуацию немного лучше. Марр уже не умоляет о публикации, редакторы сами к ней обращаются. Научная статья о "5-микронной ошибке" наконец размещена в виде препринтов (то есть еще не рецензируемого исследования – 24).

CDC в начале мая внес "вдыхание аэрозолей" как одну из главных причин заражения.

Опять же, без объявления. В машине в тот день, Марр начала плакать, не в силах сдержать слезы: "Наконец, думала она, все правильно! И это потому, что сделали мы". Она вытерла слезы и поехала за детьми, чтобы забрать их и накормить. Нормальная жизнь возвращалась.