『呼吸器系ウイルスの空気感染』Science誌より 1/5
www.DeepL.com/Translator（無料版）で翻訳しました。
（Review Summaryの図）呼吸器系ウイルスの空気感染に関わる段階。
ウイルスを含んだエアロゾル（100μm未満）は、まず感染者の呼吸活動によって発生し、それが吐き出されて環境中に運ばれます。これらのエアロゾルは、感染力が維持されていれば、潜在的な宿主が吸い込んで新たな感染症を引き起こす可能性があります。飛沫（100μm以上）とは対照的に、エアロゾルは空気中に何時間も留まり、吐き出した感染者から1～2m以上離れた場所まで移動し、近距離でも遠距離でも新たな感染を引き起こす。
なお文章中の括弧の数字は引用論文等を示している。
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abd9149
概要
COVID-19のパンデミックにより、呼吸器ウイルスの感染経路に関する従来の考え方を更新する必要性と、その理解に決定的な知識のギャップがあることが明らかになった。従来の飛沫感染や空気感染の定義は、ウイルスを含んだ呼吸器の飛沫やエアロゾルが空気中を移動して感染に至るメカニズムを説明していない。この総説では、エアロゾルによる呼吸器系ウイルスの感染について、エアロゾルの生成、輸送、沈着に関する最新の知見を紹介するとともに、感染経路として、飛沫・噴霧による沈着とエアロゾルの吸入の相対的な寄与に影響を与える要因について考察している。重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2（SARS-CoV-2）の研究によってエアロゾル感染に関する理解が深まったことで、他の呼吸器ウイルスの主要な感染経路を再評価する必要があり、それによって空気中の感染を減らすためのより良い情報に基づいた制御が可能になると考えられる。
呼吸器系ウイルスは、感染者の咳やくしゃみから発生する大きな飛沫が、感染者の目や鼻、口などの粘膜に付着したり（飛沫感染）、感染者が触れた表面に付着して粘膜に移ったり（フォマイト感染）することで感染すると考えられてきた。これらの飛沫は、感染者から1～2メートル以内の地面に落ちると考えられており、多くの公衆衛生機関が呼吸器系ウイルスに感染した人からの安全な距離を推奨する際の重要な前提となっている。一方、あまり一般的ではないと考えられている空気感染は、感染性のエアロゾルや「液滴核」（空気中で蒸発した液滴）を吸い込むことを指し、その大きさは5μm以下で、感染者から1～2m以上離れた場所を移動すると定義されている。エアロゾルとは、液体、固体、半固体の微小な粒子で、空気中に浮遊しているような状態のものをいう。呼吸器系のエアロゾルは、健康な人でも呼吸器系の感染症にかかっている人でも、呼吸、会話、歌、叫び、咳、くしゃみなど、すべての呼気活動で発生する(1-4)。
これまでの空気感染の定義では、エアロゾルが感染者の至近距離で吸入される可能性も無視されており、吐いたエアロゾルは吐いた人に近いほど濃度が高くなるため、暴露の可能性が高くなる。また、エアロゾルと液滴の大きさの違いは、従来の5μmではなく、空気力学的な挙動で区別するため、最近では100μmに更新することが提案されている（5-7）。具体的には、100μmは、静止した空気中に5秒以上浮遊し（1.5mの高さから）、感染者から1m以上離れて移動し、吸い込むことができる最大の粒子を表す。感染者が咳やくしゃみをしたときに発生する飛沫は、0.5m以下の近距離でも感染を伝える可能性があるが、会話などの呼気活動によって発生するエアロゾルの数やウイルス量は、飛沫に比べてはるかに多くなる(8-10)。エアロゾルは、空気中に滞留したり、換気の悪い空間に蓄積したり、近距離でも遠距離でも吸入されたりするのに十分な大きさであるため、現在の呼吸器疾患対策プロトコルにエアロゾル対策を盛り込むことが急務となっている。COVID-19のパンデミックでは、主に飛沫や糞尿による感染を防ぐことに重点が置かれてきたが、空気感染ルートを防ぐための対策を追加するには、より多くの証拠が必要だった。
呼吸器系疾患の蔓延において、異なる感染様式の相対的な重要性をめぐる議論は、何世紀にもわたって行われてきた。20世紀以前は、呼吸器系の感染症は、感染者が放出する「疫病粒子」によって広がると考えられていた（11、12）。1900年代初頭、チャールズ・チャピンは、呼吸器疾患の主な感染経路は接触であり、飛沫感染は接触感染の延長線上にあると主張し、空気感染に関するこのような考え方を否定した（13）。Chapinは、空気による感染に言及すると、人々が怖がって行動しなくなり、衛生習慣が失われることを懸念した。Chapinは、近距離での感染を飛沫感染と同一視し、エアロゾル感染が近距離でも起こるという事実を無視していた。この根拠のない仮定が疫学研究で広まり(14)、それ以来、呼吸器系ウイルスの感染を抑制するための緩和策は、飛沫や媒介物による感染を制限することに重点が置かれるようになった(15)。これらの戦略の中には、エアロゾル感染の抑制にも部分的に有効なものがあり、その有効性が飛沫感染を証明するものであるという誤った結論に至っている。
飛沫感染が主流であると考えられているが、多くの呼吸器ウイルスの空気感染を裏付ける確かな証拠がある。ヒトライノウイルス（hRV）（9, 26-28）、アデノウイルス、エンテロウイルス（29）、重症急性呼吸器症候群コロナウイルス（SARS-CoV）（30, 31）、中東呼吸器症候群コロナウイルス（MERS-CoV）（32）、SARS-CoV-2（33-36）など、多くの呼吸器ウイルスが空気感染する（Table.1）。A型インフルエンザウイルスは、家庭内での感染を対象としたある研究では、空気感染が感染の約半分を占めると推定されている（20）。ライノウイルスの感染に関するヒトチャレンジ研究では、エアロゾルが主要な感染様式である可能性が高いと結論づけられている（26）。ハムスターやフェレットのSARS-CoV-2感染症は、直接接触や飛沫感染による影響を排除するように設計された実験構成において、空気を介して感染することが示されている（33、37、38）。インフルエンザウイルス，パラインフルエンザウイルス，RSV，ヒトメタニューモウイルス，hRVに感染した際の呼吸器排出物を分析したところ，さまざまなサイズのエアロゾル中にウイルスゲノムが存在していることが明らかになった。SARS-CoV-2のRNAが検出され、0.25～4μm以上のエアロゾルから感染性ウイルスが回収されている（34, 35, 40-44）。インフルエンザウイルスのRNAも、感染者から吐き出された微細なエアロゾル（5μm以下）と粗いエアロゾル（5μm以上）の両方で検出されており、微細なエアロゾル粒子に含まれるウイルスRNAの方が多いことがわかっている（23）。実験室での研究によると、エアロゾル化したSARS-CoV-2の半減期は約1～3時間であることが分かっている（45-47）。世界保健機関（WHO）と米国疾病予防管理センター（CDC）は、2021年4月と5月にそれぞれ、ウイルスを含んだエアロゾルの吸入が、近距離と遠距離の両方でSARS-CoV-2を拡散させる主要なモードであることを公式に認めた（48、49）。
表の記載内容は翻訳した内容に置き換えた。
呼吸器系病原体の曝露に関する数学的モデリングによると、感染者から2m以内のほとんどの距離では、感染は短距離エアロゾルの吸入によって支配され、会話時には0.2m以内、咳時には0.5m以内にいる場合にのみ飛沫が支配的となる(50)。麻疹ウイルス(16-18)や結核菌(51,52)の感染は、これまで飛沫のみが原因とされてきたが、近距離でのエアロゾルによる感染も含まれているという逸話がある。これまで飛沫感染とされてきた呼吸器系疾患の多くは、空気感染が重要であるか、あるいは支配的であると考えられるため、さらなる研究が必要である。
COVID-19のパンデミックの初期には、麻疹に比べて比較的低い基本再生産数（R0）を根拠に、飛沫や付着物が主な感染経路であると考えられていた（53-55）（表1）。R0とは、均一な感受性を持つ集団において、一次感染者が引き起こす二次感染の平均数である。この議論は、空気感染する病気はすべて感染力が強いに違いないという長年の信念の上に成り立っている。しかし、空気感染する病気のR0値は様々であり、その平均値は様々な要因によって変化するため、科学的根拠はない。例えば、結核（R0、0.26～4.3）は空気感染する偏性の細菌感染症ですが(56)、COVID-19（R0、1.4～8.9）よりも伝達性が低いとされている(57-59)。空気感染に影響を与える要因としては、大きさの異なる呼吸器粒子中のウイルス量、エアロゾル中のウイルスの安定性、各ウイルスの用量反応関係（特定の暴露経路で一定数のウイルスに暴露した場合の感染確率）などが挙げられる。さらに、R0は平均値であり、COVID-19は大きく過剰分散しているため、ある条件の下では感染力が強いことを意味しうる。疫学調査によると、SARS-CoV-2の場合、10～20％の感染者がその後の感染者の80～90％を占めることがわかっており、二次感染率（曝露した人が感染する割合）の不均一性が浮き彫りになっている（60～63）。
COVID-19に関する研究が進んでいることから、SARS-CoV-2の感染経路は空気感染が圧倒的に多いことが証明されている。この感染経路は、特定の環境条件、特に換気の悪い屋内環境で優勢である（6, 34, 35, 41, 42, 45, 50, 64-68）。これは、換気の影響を受けるのは大きな飛沫や表面ではなくエアロゾルだけであることから、エアロゾルのみが関係しているという観察結果である。さらに、屋内と屋外の感染率の顕著な違いは、空気感染でしか説明できない。なぜなら、換気ではなく重力沈降の影響を受ける大きな飛沫は、どちらの環境でも同じように振る舞うからである(69)。疫学的分析、気流モデルのシミュレーション、トレーサー実験、レストラン（36）、食肉加工工場（70）、クルーズ船（71）、合唱団のリハーサルでの歌唱中（64）、教会での長距離感染（72）などの様々な組み合わせにより、浮遊物や飛沫よりもエアロゾルが最も可能性の高い感染経路であることが示唆されている。これらのイベントに参加したほとんどの人が、同じ汚染された表面に触れたり、感染者の咳やくしゃみから発生した飛沫を至近距離で浴びたりして、感染を引き起こすのに十分なウイルス量に遭遇する可能性は極めて低い。しかし、これらの屋内イベントに参加するすべての人に共通しているのは、同じ部屋で共有された空気を吸い込んでいることである。スーパースプレッディングイベントに共通するのは、屋内であること、人ごみであること、曝露時間が1時間以上であること、換気が悪いこと、声を出すこと、適切なマスクを着用していないことなどである(36)。飛沫感染は、0.2メートル以内の距離で会話をしている場合にのみ支配的であり（50）、SARS-CoV-2が汚染された表面を介して感染する可能性は低い（73-75）ことを考えると、超拡大現象はエアロゾルを感染経路に含めなければ説明できない。
呼吸器系ウイルスの空気感染を防ぐための効果的な指針や政策を確立するには、そのメカニズムをより深く理解することが重要である。空気感染が起こるためには、エアロゾルが生成され、空気中を輸送され、感受性の高い宿主に吸入され、気道に沈着して感染が開始される必要がある。ウイルスは、これらの過程で感染力を維持しなければならない。この総説では、ウイルスを含んだエアロゾルの生成、輸送、沈着に関わるプロセスと、これらのプロセスに影響を与える重要なパラメータについて説明し、効果的な感染制御対策を考える上で重要な情報を提供する（図1）。
図の記載内容は翻訳した内容に置き換えた。
