Verschillende universiteiten werken vanuit verschillende invalshoeken momenteel samen in het MIST-project, dat onderzoekt hoe virusdeeltjes zich via de lucht verspreiden. Vanuit het UMC Groningen werken epidemioloog en deskundige infectiepreventie dr. Mariëtte Lokate en promovendus Nils Horstink mee.
Kort na de uitbraak van COVID-19, begin 2020, waren er berichten over aerogene verspreiding van het virus. Lokate wilde dat verder onderzoeken. Zij deed al snel een aanvraag bij ZonMw om te onderzoeken of SARS-CoV-2 zich kon verspreiden via aerosolen: kleine vloeistofdeeltjes die in de lucht zweven. Als zich daarin virusmateriaal bevindt, kunnen virussen zich over grotere afstand verspreiden. “Met de ZonMw-subsidie konden we een apparaat aanschaffen om metingen in de ruimte te doen nadat iemand bijvoorbeeld heeft gepraat, gehoest of geniest. Ook bij gewoon ademen komen deeltjes vrij, zonder dat we dat kunnen zien. We zijn met het apparaat metingen gaan doen bij patiënten. Ons voormalig hoofd Medische Microbiologie en Infectiepreventie Alex Friedrich adviseerde mij om contact te zoeken met mensen van de Universiteit van Twente, waar onderzoek plaatsvindt over fluid dynamics. Door deze kennis te combineren met kennis uit de medische microbiologie, konden we van elkaar leren en nieuwe inzichten krijgen in verspreidingsmechanismen.”
Metingen eerst negatief
Binnen de infectiepreventie werd altijd aangenomen dat aerogene verspreiding van virussen gebeurt via grote druppels die vooral binnen anderhalve meter een risico vormen. Maar over SARS-CoV-2 ontstond het idee dat bij de verspreiding ook aerosolen een rol spelen. “Ondanks de aanwijzingen die we hadden voor de aerogene verspreiding waren de eerste luchtmetingen die we deden bij patiënten in het ziekenhuis allemaal negatief”, vervolgt Lokate. “Opvallend was echter dat we in het onderzoek onder zieke medewerkers wél het virus terugvonden in onze air samplers, terwijl zij op meer dan 1,5 meter van de patiënt stonden. Terugkijkend waren de metingen bij patiënten negatief omdat we die te laat in het ziekteproces hadden gedaan. In de beginperiode van de pandemie kwamen patiënten pas relatief laat in het ziekteproces in het ziekenhuis. Kenmerkend was dat mensen ziek werden, vaak iets vooruitgingen en daarna toch weer zieker werden waardoor ze moesten worden opgenomen in het ziekenhuis. Op dat moment leek de immuunrespons van de patiënt het probleem en konden we het virus niet meer aantonen in de aerosolen. Gaandeweg de pandemie waren er ook patiënten die het virus in het ziekenhuis hadden opgelopen. Bij hen waren de virusmetingen wel positief.”
Dus alleen aan het begin van een infectie bleek het mogelijk om het virus aan te tonen. Dat vonden de onderzoekers sowieso een interessante bevinding, ook voor later onderzoek. “Er is slechts een beperkte periode waarin het virus zich via aerosolen verspreidt. Het bleek dat dat ongeveer 7 dagen is.”
Uitgebreider onderzoek
De samenwerking met de Universiteit van Twente beviel goed en Lokate wilde samen meer onderzoek doen naar aerogene verspreiding, voor meer virussen en met uitgebreidere technieken. Dat is het MIST-project geworden: MItigation STrategies for Airborne Infection Control (www.mist-project.nl). De universiteiten van Twente, Delft, Wageningen en Amsterdam richten zich daarbij vooral op vloeistofdynamica en -mechanica en luchtbehandeling, terwijl Lokate vanuit het UMCG vooral verantwoordelijk is voor de epidemiologie. Het NWO financierde het project in 2022 met 4 miljoen euro.
Horstink is inmiddels 2,5 jaar betrokken bij het project. Afgelopen winter zijn metingen gedaan bij patiënten, vrijwilligers en kinderdagverblijven. Horstink: “We gebruikten een coriolis, een apparaat voor het uitvoeren van luchtmetingen. Het is een soort stofzuigertje dat lucht aanzuigt en aerogene druppeltjes kan opvangen in een medium. Dat hebben we gedaan bij ruim 100 patiënten met een luchtwegvirus. Met de PCR-techniek kunnen we testen of er genetisch materiaal van een virus in een sample aanwezig is. Op deze manier hebben we 7 verschillende luchtwegvirussen kunnen aantonen in de lucht op 2 meter afstand van patiënten. Het meest vonden we SARS-CoV-2, maar ook influenza en RSV. Maar dit laat alleen zien dat genetisch materiaal van een virus in de lucht aanwezig is. We kunnen nog niet zeggen of een gevonden virus ook infectieus is. Dat zijn we nog aan het onderzoeken en is een vervolgstap in de studie.”
Work packages
Het MIST-project kent verschillende work packages. Lokate en Horstink werken binnen work package 1, waarin de verspreiding van virussen en de mogelijke viability (levensvatbaarheid) worden onderzocht. Het Radboud houdt zich bezig met de effectiviteit van mondneusmaskers en wil samen met het Erasmus MC in Rotterdam proberen om de viability te onderzoeken met diermodellen. “De andere work packages richten zich onder andere op vloeistofdynamica en ventilatieconcepten: hoe verspreiden deeltjes zich door de lucht, en hoe kunnen we lucht goed zuiveren?”, aldus Lokate. “We willen ook onderzoeken wat de meerwaarde is van extra luchtzuivering in spreekkamers binnen het UMCG. Daarover hebben we overleg met partners binnen MIST. Dat is ook het sterke van het hele project: de benadering vanuit verschillende hoeken en met verschillende disciplines. In het project combineren we allerlei kennisgebieden. Dat is voor alle deelnemers interessant en leerzaam. Dat draagt bij aan het algehele doel: voorbereid zijn op een eventuele volgende pandemie.”
Factoren bij de gastheer
Vorig jaar is een studie1 gepubliceerd naar gastheerfactoren bij de emissie van kleine luchtwegdeeltjes en aanwezigheid van virus daarin. Het was een systematische review naar analyses van door mensen verspreide aerosolen. Er werden vooral associaties gevonden met deeltjes gevonden <5 μm. Het bleek ook dat deze deeltjes hoge concentraties viraal RNA kunnen bevatten. “Factoren die geassocieerd waren met meer emissie van deeltjes waren verhoogde leeftijd, fysieke inspanning en actieve infectie”, aldus Horstink. “De aanwezigheid van luchtwegvirussen in uitgeademde lucht was vooral gelinkt aan infectiegerelateerde factoren zoals vroege symptomen en lagere luchtweginfectie. Deze patronen suggereren specifieke mechanismen die bijdragen aan transmissie via de lucht. Maar lastig punt was dat de gevonden publicaties veel verschillende manieren beschreven om de hoeveelheid verspreide deeltjes te analyseren. Het was niet makkelijk om dat in één review samen te vatten. Maar we hebben toch enkele factoren kunnen benoemen.”
Referentie:
Horstink N, Lassing K, Knoester M, et al. Host factors associated with respiratory particle emission and virus presence within respiratory particles: a systematic review. Front Microbiol, 2025;16:1652124.