Wie Wissenschaftler feststellen können, ob sich jemand in einem Nachtclub mit dem Coronavirus infiziert hat

Wie Wissenschaftler helfen können, herauszufinden, ob sich jemand in einem Nachtclub mit dem Coronavirus infiziert hat

Bei zwei Pilotveranstaltungen in Liverpool im Nachtclub Circus und beim Musikfestival Sefton Park Pilot Anfang Mai herrschten über 13,000 Menschen in bester Stimmung. Diese waren Teil des britischen Veranstaltungsforschungsprogramms und gaben dem Publikum einen Vorgeschmack auf die alte Norm – Versammlungen ohne soziale Distanzierung oder Gesichtsbedeckungen – um zu sehen, welche Auswirkungen Massenveranstaltungen auf die Ausbreitung des Coronavirus haben könnten.

Die Teilnehmer mussten kürzlich einen negativen schnellen Lateral-Flow-Test haben, um zu zeigen, dass sie wahrscheinlich nicht an COVID-19 erkrankt sind. Aber kein Test ist perfekt – alle COVID-19-Tests, einschließlich Lateral Flow-Tests, werden einige Fälle übersehen. Es sei daher möglich, dass sich einige Teilnehmer angesteckt haben und andere angesteckt haben könnten. Wenn ähnliche Veranstaltungen bald wiedereröffnet werden sollen, ist es wichtig zu wissen, wie groß dieses Risiko ist.

Tests und Statistiken haben uns geholfen, dies herauszufinden. Jeder Teilnehmer absolvierte in den 36 Stunden vor der Veranstaltung seinen Lateral Flow Test. Sie wurden dann gebeten, sowohl am Tag der Veranstaltung als auch fünf Tage später eine andere Art von Test (einen PCR-Test mit einem Kit zu Hause, das zur Analyse an ein Labor geschickt wird) durchzuführen.

Lateral Flow Tests sind einfach. Sie geben schnell eine Ja- oder Nein-Antwort, ob jemand COVID-19 hat, und funktioniert ein bisschen wie ein Schwangerschaftstest.

Die verwendeten PCR-Tests waren etwas anspruchsvoller. Sie zeigten nicht nur, ob die Personen positiv waren, sondern gaben auch eine Zahl namens „Zyklusschwelle“ (Ct) an, die die Menge an Coronavirus auf dem Testabstrich der Person widerspiegelt. Je niedriger die Ct-Zahl, desto höher ist die Virusmenge, die jemand in seinem Körper hat, und desto ansteckender ist er wahrscheinlich. (Negative PCR-Ergebnisse sind solche, bei denen Ct höher als ein bestimmter Wert ist.)

Ermittlung des Infektionszeitpunktes

Um zu beurteilen, ob eine Veranstaltung sicher ist, müssen diese Tests verwendet werden, um herauszufinden, wie viele Personen sich bei oder in der Nähe der Veranstaltung mit dem Virus infiziert haben. Dazu nutzt man zunächst die Nachuntersuchungen, um kurz darauf herauszufinden, wer eine Infektion in sich trägt. Dann schätzen Sie ab, wann sich testpositive Personen mit dem Virus infiziert haben: vor, während oder nach der Veranstaltung.

Um abzuleiten, wann das Virus aufgenommen wurde, müssen Sie die Dynamik einer COVID-19-Infektion verstehen. Diese sind ziemlich einfach. Innerhalb des Körpers hat COVID-19 zwei unterschiedliche Phasen: eine exponentielle Zunahme der Menge des vorhandenen Virus, wenn es sich festsetzt (wobei Ct daher abnimmt) und eine exponentielle Abnahme, wenn die Person das Virus ausscheidet (wobei Ct zunimmt).

Anhand vorhandener Daten und der Analyse vieler früherer Infektionen können wir einen durchschnittlichen Verlauf einer COVID-19-Infektion ermitteln. In einem Diagramm dargestellt, sieht die Virusmenge im Körper bei einer durchschnittlichen Infektion einer Person – gemessen durch die Ct-Zahl – wie die rote Linie unten aus.

Wenn jemand nach dem Ereignis einen positiven PCR-Test zurückgibt, könnte die Ct-Zahl aus seinem Test einen von zwei Punkten der Infektion darstellen – einen, wenn die Infektion zunimmt und einer, wenn sie abnimmt.

Wenn beispielsweise in der obigen Grafik die Ct-Zahl der Person C0 ist, wurde ihr Test entweder zum Zeitpunkt A (auf der X-Achse) oder zum Zeitpunkt B durchgeführt. Da wir wissen, wie viel Zeit zwischen ihnen vergangen ist, die an der Veranstaltung teilgenommen haben und ihren PCR-Test (dargestellt durch Δ in der Grafik) machen, können wir rückwärts blicken und bei der Teilnahme an der Veranstaltung zwei Schätzungen ihres Ct-Werts erhalten: CA und CB. Dies gibt uns auch zwei Schätzungen darüber, wie weit ihre Infektion fortgeschritten ist, und daher zwei Schätzungen, wann sie sich infiziert haben.

Aber was ist richtig? Nun, wir wissen, dass die Person 36 Stunden vor der Veranstaltung einen negativen Test haben musste, um teilnehmen zu können. Laterale Flow-Tests können fälschlicherweise negativ sein, wenn Menschen geringe Virusmengen in ihrem Körper haben, aber sie geben viel weniger wahrscheinlich ein falsch negatives Ergebnis, wenn jemand eine hohe Viruslast hat.

Wenn also eine der beiden möglichen Infektionsstufen zum Zeitpunkt des Ereignisses – CA und CB – auf eine hohe Viruslast hinweist, die andere jedoch nicht, kann der Fall einer hohen Viruslast wahrscheinlich ausgeschlossen werden. Tatsächlich können wir historische Daten zur Genauigkeit von Lateral-Flow-Tests verwenden, um die Wahrscheinlichkeit zu berechnen, dass ein Test ein negatives Ergebnis liefert, wenn die Ct-Zahl jeweils CA und CB war, und uns damit sagen, welche der beiden Schätzungen wann sie sich infiziert haben, ist wahrscheinlicher.

Das bedeutet, dass wir für jede Person, die nach dem Ereignis positiv bei einem PCR-Test getestet wurde, eine am besten geschätzte Zeit für die Ansteckung mit COVID-19 haben. Für diejenigen, deren geschätzte Ansteckungszeit vor der Veranstaltung liegt, gehen wir davon aus, dass sie das Virus kurz zuvor woanders aufgenommen haben und ihr Lateral-Flow-Test ihre Infektion nicht identifiziert hat – möglicherweise, weil sie sich in einem frühen Stadium ihrer Infektion befanden und daher noch immer nur eine geringe Menge hatten Virusmengen in ihrem Körper. Wir können auch abschätzen, wann ihre Viruslast ihren Höhepunkt erreichte und somit wie ansteckend sie bei der Veranstaltung waren.

Und für diejenigen, deren Infektionszeit bei oder kurz nach der Veranstaltung zu liegen scheint, können wir davon ausgehen, dass sie sich während der Teilnahme angesteckt haben. Wir können dann diese beiden Gruppen – die infizierten und die infizierten – vergleichen, um zu sehen, wie viel Übertragung stattgefunden hat und wie riskant das Ereignis war.

Erfreulicherweise haben wir mit diesen Techniken festgestellt, dass die Ereignisse in Liverpool keinen Einfluss auf die Verbreitung von COVID-19 in der Region Liverpool hatten. Aber indem wir nachschauten, ob diese Ereignisse sicher waren, informierten wir nur die politischen Entscheidungsträger. Sie hatten die wenig beneidenswerte Aufgabe zu beurteilen, ob das identifizierte Risiko gering genug war, um uns wieder in das Leben zurückzubringen, wie wir es einst kannten.