Detection and temporal monitoring of SARS-CoV-2 in Norwegian hospitals and other high transmission risk environments (NorCoV2)

Med sin raske spredning og signifikante dødelighet utgjør COVID-19 en enorm utfordring for global folkehelse og samfunnssikkerhet. En sentral komponent i arbeidet med å begrense utbruddet er å begrense spredningsraten innad i populasjoner. Dette krever en dyp forståelse av eksponeringsrisiko i ulike miljø og ulike situasjoner. Risiko for helsearbeidere må også adresseres, gitt viktigheten av et velfungerende helsevesen i en pandemi. NorCov2 prosjektet har samlet inn miljøprøver fra sykehus, t-bane stasjoner, og en flyplass; tre miljøer som er svært viktige for smittespredning. Både luft- og overflateprøver har blitt samlet inn regelmessig (hver/annenhver uke avhengig av smittetrykk) på flyplass og t-banestasjoner fra starten av utbruddet i Norge til utløpet av 2020. Totalt 434 overflate-, og 135 luftprøver har blitt samlet inn fra offentlige rom. SARS-CoV-2 virus ble påvist i overflateprøver samlet på t-banestasjoner og inne i t-banevogner. Testing av SARS-CoV-2 i luft rundt innlagte pasienter og smittede personer med mindre alvorlige symptomer blir utført i samarbeid med Oslo Universitetssykehus. Et eksperiment som evaluerte effekten av behandling med forstøverapparat på mengde virus i luft viste at mengden virus var høyere under behandling sammenlignet med kontroll, samt at denne økningen sammenfalt med en økning i mindre partikkelstørrelser som kan tas som indikasjon på transport av virus i aerosole partikler. Bare et mindre antall prøver var positive, disse tatt rundt pasienter med svært kraftige symptomer. Videre ble det påvist virus i luften rundt COVID-19 positive personer som ikke var innlagt og hadde milde symptomer. Alle prøver som ble PCR positive ble forsøkt dyrket; ingen av disse ble positive. Resultatene fra prosjektet viste ingen miljøkontaminering på Oslo lufthavn, men enkelte positive prøver ble funnet på t-banestasjoner og i t-banevogner. Da disse resultatene er basert på et begrenset datasett (434 overflate-, og 135 luftprøver) kan de ikke tas som bevis for fravær av smitterisiko; i tillegg vil ikke metodikken benyttet i prosjektet kunne avdekke direkte smitte mellom personer, som anses som den mest vesentlige smitteveien. Videre indikerer resultatene at det er potensielt høyere risiko for helsearbeidere når pasienter gis forstøverbehandling, og at risiko også er høyere når pasienten har kraftigere symptomer. Flere prøver tatt av luft rundt personer med milde symptomer, som ikke er innlagt ? og som dermed kan forårsake spredning av viruset ? var også positive. NorCoV2 ledes av Forsvarets forskningsinstitutt, i samarbeid med Forsvarets mikrobiologiske laboratorium, Oslo Universitetssykehus, Sporveien AS, og Avinor AS. NorCoV2 prosjektet har også bidratt med data til et internasjonalt miljøovervåkingsprosjekt for SARS-CoV-2, under koordinasjon av MetaSUB konsortiet (metasub.org).

Outcomes: 1. The project identified SARS-CoV-2 in the subway environment, but not at Oslo Airport. 2. Surface swabbing was identified as a useful monitoring strategy in public areas. 3. Air sampling in a controlled setting revealed that SARS-CoV-2 is detectable in air up to ~4 meters away from subjects showing mild symptoms. 4. Experimental work indicated that nebulizer treatment is associated with higher viral loads in patient room air, which may entail higher risk for healthcare workers. Impact: The utilized methodologies has proven useful with regard to environmental monitoring and risk assessment, showing its utility in current and future pandemics. While no air samples from public spaces were positive, controlled tests, using infected individuals and admitted COVID-19 patients, has improved our understanding of the methodology's sensitivity. Importantly, a potential risk-driver for healthcare workers was identified, namely nebulizer treatment.

The extremely rapid spread of COVID-19 has resulted in a severe global impact. To stem the tide of the current pandemic, reducing transmission rates within populations and understanding the epidemiological dynamics of COVID-19 is of paramount importance. One way to reduce transmission is to reduce exposure, which requires knowledge about the exposure risk in different environments and scenarios. Further, identifying the sources of observed SARS-CoV-2 strains could identify important transmission routes. The NorCoV2 project will utilize environmental sampling in hospital, subway and airport environments, which are all important with regard to spreading infectious diseases. Air and surface samples will be collected weekly for a period of six months. The presence and abundance of SARS-CoV-2 will be analyzed with Real-Time Quantitative Reverse Transcription PCR (qRT-PCR), and samples where SARS-CoV-2 is detected will be direct RNA long-read sequenced on the Oxford Nanopore Technologies (ONT) MinION platform. The results from NorCoV2 will provide information on exposure risk in important infrastructures, examine the effectiveness of cleaning procedures and infection control measures, provide a high-resolution time series analysis of the current outbreak, and perform critical geographic tracking analyses of environmentally observed SARS-CoV-2 strains. Project members include important stakeholders from the hospital and mass transit sector. NorCoV2 will contribute to a large international SARS-CoV-2 mapping effort coordinated by the MetaSUB Consortium.