Rilevazione e caratterizzazione genetica delle infezioni SARS-CoV-2 di origine comunitaria - New York City, marzo 2020

Sommario
Cosa si sa già di questo argomento?

Per limitare l'introduzione di SARS-CoV-2, gli Stati Uniti hanno limitato i viaggi dalla Cina il 2 febbraio e dall'Europa il 13 marzo 2020. Entro il 15 marzo, la trasmissione comunitaria era diffusa a New York City (NYC).

Cosa viene aggiunto da questo rapporto?

Il Dipartimento della salute e dell'igiene mentale di New York ha condotto la sorveglianza sentinella dei sintomi simil-influenzali (ILS) e il sequenziamento genetico per caratterizzare la trasmissione nella comunità e determinare l'origine geografica delle infezioni da SARS-CoV-2. Tra i 544 campioni testati da persone con ILS e risultati negativi ai test per l'influenza, 36 (6,6%) erano positivi. I campioni positivi sequenziati geneticamente somigliavano molto alle sequenze circolanti in Europa.

Quali sono le implicazioni per la pratica della salute pubblica?

La collaborazione con le strutture sanitarie e la creazione di sistemi per la sorveglianza sentinella con capacità di sequenziamento genetico prima di un'epidemia possono informare tempestivamente le strategie di risposta della salute pubblica.

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Per limitare l'introduzione di SARS-CoV-2, il virus che causa la malattia da coronavirus 2019 (COVID-19), gli Stati Uniti hanno limitato i viaggi dalla Cina il 2 febbraio 2020 e dall'Europa il 13 marzo. Per determinare se la trasmissione locale della SARS -CoV-2 potrebbe essere rilevato, il Dipartimento di Salute e Igiene Mentale (DOHMH) di New York City (NYC) ha condotto una sorveglianza sentinella deidentificata in sei dipartimenti di emergenza dell'ospedale di New York (ED) dal 1 al 20 marzo. L'8 marzo, mentre la disponibilità dei test per SARS-CoV-2 era ancora limitata, il DOHMH ha annunciato una trasmissione comunitaria sostenuta di SARS-CoV-2 (1). A quel tempo, ventisei residenti di New York avevano confermato COVID-19 e le visite di DE per malattia simile all'influenza * sono aumentate, nonostante la ridotta circolazione del virus influenzale. † La settimana successiva, il 15 marzo, quando solo sette dei 56 (13% ) i pazienti con storie di esposizione note avevano un'esposizione al di fuori di New York, il livello di stato di trasmissione della SARS-CoV-2 nella comunità era elevato dalla trasmissione nella comunità sostenuta alla trasmissione nella comunità diffusa (2). Attraverso la sorveglianza sentinella dal 1 al 20 marzo, il DOHMH ha raccolto 544 campioni da pazienti con sintomi simil-influenzali (ILS) § che avevano risultati negativi ai test per l'influenza e, in alcuni casi, altri patogeni respiratori .¶ Tutti i 544 campioni sono stati testati per la SARS- CoV-2 presso CDC; 36 (6,6%) sono risultati positivi. Utilizzando il sequenziamento genetico, il CDC ha determinato che le sequenze della maggior parte dei campioni positivi a SARS-CoV-2 somigliavano a quelle circolanti in Europa, suggerendo probabili introduzioni di SARS-CoV-2 dall'Europa, da altre località degli Stati Uniti e introduzioni locali dall'interno di New York. Questi risultati dimostrano che la collaborazione con strutture sanitarie e lo sviluppo dei sistemi necessari per una rapida implementazione della sorveglianza sentinella, insieme alla capacità di sequenziamento genetico prima di un'epidemia, possono aiutare a informare tempestivamente le strategie di contenimento e mitigazione.

Il DOHMH ha raccolto campioni di tamponi rinofaringei residui deidentificati da pazienti con ILS e nessuna diagnosi virologica nota valutata presso sei EDs sentinella dal 1 al 20 marzo 2020. A causa della preoccupazione che SARS-CoV-2 potesse essere introdotta dai viaggiatori di ritorno dalla Cina, dove il scoppio dell'epidemia, cinque ED sono stati selezionati a causa del loro elevato utilizzo da parte di pazienti residenti in codici postali con ≥20% di lingua cinese autoidentificata. ** Due ED erano a Manhattan, due nel Queens, uno a Brooklyn e uno nel Bronx. I campioni refrigerati sono stati rilasciati a DOHMH 48 ore dopo la raccolta e i campioni congelati sono stati rilasciati 1 settimana dopo la raccolta. I campioni raccolti dall'1 al 9 marzo provenivano da pazienti di tutte le età. Poiché si sapeva poco dell'infezione pediatrica da SARS-CoV-2, dal 10 al 20 marzo il DOHMH ha raccolto campioni solo da pazienti di età <18 anni.

I campioni sono stati inviati al CDC il 23 marzo 2020 per il test SARS-CoV-2 utilizzando il test RT-PCR (PCR) di trascrizione inversa in tempo reale 2019-nCoV. ††. Per preservare le risorse, i pool con un massimo di cinque campioni sono stati testati insieme e i singoli campioni all'interno di pool positivi o non conclusivi sono stati riesaminati. L'acido nucleico da campioni positivi alla RT-PCR è stato quindi estratto e sottoposto a sequenziamento Oxford Nanopore MinION e sono state generate sequenze genomiche complete utilizzando i metodi descritti in precedenza (3). Le relazioni filogenetiche sono state dedotte utilizzando la pipeline Nextstrain (4), inclusi i 36 campioni sentinella SARS-CoV-2 positivi e sequenze genomiche complete selezionate disponibili a partire dal 1 aprile 2020, dalla Global Initiative on Sharing All Influenza Data (GISAID) (5 ). Questo progetto è stato stabilito da DOHMH e CDC come sorveglianza sanitaria pubblica non di ricerca. Pertanto, l'approvazione da parte dei comitati di revisione istituzionali delle agenzie non era richiesta.

Data la disponibilità limitata di test e per comprendere meglio la prevalenza delle infezioni da SARS-CoV-2 in assenza di dati sulla prevalenza della popolazione di New York, DOHMH ha calcolato il numero settimanale stimato di persone con SARS-Co non rilevata

Infezione da V-2 nella popolazione target. Il DOHMH ha stimato§§ la popolazione target settimanale, definita come quelle persone valutate in qualsiasi ED di New York con ILS che avevano risultati negativi ai test per l'influenza (e, in alcuni casi, per altri patogeni respiratori). Il numero di visite ED per ILS è stato ottenuto utilizzando dati di sorveglianza sindromica ED e aggregati settimanalmente in tutta la città e da ED sentinella. Ogni ED sentinella ha fornito a DOHMH il volume ei risultati dei test settimanali sull'influenza. La prevalenza stimata di SARS-CoV-2 tra la popolazione target è stata calcolata utilizzando lo strumento di stima della vera prevalenza¶¶ presumendo una sensibilità del test dell'85% (intervallo = 75% -95%) e una specificità del 99% del test RT-PCR SARS-CoV-2 ; i risultati sono stati analizzati utilizzando il software statistico R (versione 3.6.3; The R Foundation).

Durante il periodo 1–20 marzo, 544 campioni sono stati raccolti dai sei EDs sentinella (Tabella). Trentasei (6,6%) campioni erano positivi per SARS-CoV-2, di cui 22 (5,2%) tra 425 pazienti di tutte le età e 14 (11,8%) tra 119 pazienti di età <18 anni. Tra i 36 campioni positivi alla SARS-CoV-2, 32 (89%) sono stati ottenuti durante due periodi di 3 giorni: 8-10 marzo e 17-19 marzo (Figura).

La prevalenza stimata di SARS-CoV-2 tra i pazienti di tutte le età nella popolazione target era dello 0,3% durante la settimana del 1 marzo e dell'11,3% durante la settimana dell'8 marzo, con una stima di 15 e 1.170 infezioni da SARS-CoV-2 non rilevate tra pazienti di tutte le età nella popolazione target durante ogni rispettiva settimana (tabella). La prevalenza stimata di SARS-CoV-2 tra i pazienti di età <18 anni nella popolazione target era del 2,0% durante la settimana dell'8 marzo e del 17,7% durante la settimana del 15 marzo, con una stima di 103 e 227 infezioni da SARS-CoV-2 non rilevate tra i pazienti di età <18 anni nella popolazione target durante ogni rispettiva settimana (Tabella). Durante le settimane del 1 marzo e dell'8 marzo, ci sono stati rispettivamente 26 e 1.917 casi confermati di COVID-19 a New York tra persone di tutte le età. Durante le settimane dell'8 marzo e del 15 marzo, ci sono stati 42 e 457 casi confermati di COVID-19, rispettivamente, a New York tra le persone di età <18 anni (Tabella).

Le sequenze genomiche complete sono state generate da tutti i 36 campioni positivi di SARS-CoV-2. Tutte le sequenze ricadevano in tre gruppi definiti arbitrariamente (A, B e C) (Figura supplementare, https://stacks.cdc.gov/view/cdc/90347). Due delle sequenze di New York raggruppate nel Gruppo A, che contiene sequenze derivate principalmente da casi diagnosticati in pazienti negli Stati Uniti, che provenivano principalmente dallo stato di Washington, e include altre sequenze da New York. Sette sequenze raggruppate nel gruppo B, che include le prime sequenze rilevate in Cina e altre sequenze globali, nonché altre sequenze da New York. Le restanti 27 sequenze si sono raggruppate più strettamente con le sequenze di New York all'interno del Gruppo C, che era ampiamente dominato dalle sequenze rilevate in Europa e Nord America.

Discussione
Dal 5 al 14 marzo, all'incirca nello stesso momento in cui venivano raccolti i campioni della sorveglianza sentinella tra le persone con ILS a New York, i funzionari della sanità pubblica nella contea di Santa Clara, in California, hanno riscontrato che la prevalenza di SARS-CoV-2 era dell'11% nei campioni testati. negativo per l'influenza raccolta da pazienti di tutte le età presso quattro centri di *** urgente sentinella (6); inoltre, il 5,3% dei pazienti senza esposizione a viaggi o contatti con un viaggiatore, che sono stati valutati per una lieve malattia simil-influenzale dal 12 al 13 marzo e dal 15 al 16 marzo presso un centro medico di Los Angeles, ha avuto risultati positivi ai test per la SARS -CoV-2 (7). Sia la Contea di Santa Clara che Los Angeles hanno utilizzato un approccio di sorveglianza identificato che includeva la raccolta di *** sui pazienti su età, sesso e storia dei viaggi, mentre New York City ha utilizzato un approccio non identificato. Le differenze nei metodi di campionamento e nelle popolazioni limitano quindi i confronti diretti; tuttavia, si può trovare valore nel riconoscere vari approcci alla conduzione della sorveglianza sentinella.

Durante le settimane dell'8 marzo e del 15 marzo, c'è stato un aumento dei casi confermati di COVID-19 tra le persone di età <18 anni a New York. Durante questo stesso periodo, il DOHMH ha stimato un aumento della prevalenza e dei casi non rilevati di COVID-19 tra le persone di età <18 anni con ILS e risultati dei test influenzali negativi. Questi aumenti riportati e stimati suggeriscono che ulteriori indagini sono giustificate sul ruolo che i bambini svolgono nella trasmissione della comunità e sull'effetto che la chiusura delle scuole potrebbe avere come strategia di mitigazione.

La sequenza del 2 marzo 2020 (il primo campione di sentinella positivo raccolto) è stata raggruppata con sequenze iniziali provenienti da Europa e Stati Uniti (Gruppo B), anch'esse raggruppate con sequenze provenienti dalla Cina. Nessuna sequenza sentinella è stata collegata direttamente alle sequenze di Wuhan, in Cina, dove ha avuto origine l'epidemia. Questo era imprevisto, dato che la maggior parte degli EDs sentinella erano usati da pazienti residenti in codici postali con un'alta percentuale di parlanti cinesi. Piuttosto, l'analisi della sequenza suggerisce probabili introduzioni di SARS-CoV-2 dall'Europa, da altre località degli Stati Uniti e introduzioni locali dall'interno di New York.

Lo screening degli aeroporti nazionali e i divieti per i cittadini stranieri che viaggiano dalla Cina sono stati implementati il 2 febbraio; *** tuttavia, restrizioni di viaggio simili dall'Area Schengen in Europa sono state implementate solo il 13 marzo. ††† Sebbene le restrizioni di viaggio siano un'importante strategia di mitigazione, Quando sono state implementate le restrizioni europee, l'importazione e la trasmissione comunitaria di SARS-CoV-2 erano già avvenute a New York.

Sulla base dei calcoli della popolazione target, molte infezioni da SARS-CoV-2 probabilmente non sono state rilevate durante il periodo di sorveglianza a New York. L'espansione dei criteri di test all'inizio dell'epidemia per includere persone con qualsiasi esposizione al viaggio e con ILS senza una diagnosi alternativa avrebbe aumentato il numero di casi rilevati attraverso la sorveglianza passiva. Capacità di test limitate e criteri di test rigorosi hanno portato molti casi di COVID-19 a non essere rilevati, hanno rallentato la capacità del DOHMH di utilizzare la sorveglianza per prendere decisioni tempestive di salute pubblica e, infine, hanno contribuito a una trasmissione comunitaria sostenuta (1).

I risultati di questo rapporto sono soggetti ad almeno sei limitazioni. In primo luogo, l'approccio di sorveglianza deidentificato precludeva la raccolta di *** epidemiologiche, inclusi eventuali identificatori personali, *** demografiche, storia di viaggio e di esposizione e specifica ED sentinella, per supportare l'interpretazione dei legami genetici tra i campioni o indagare ulteriormente sui cluster. In secondo luogo, la modifica dei criteri di idoneità all'età durante il periodo di sorveglianza ha limitato i confronti tra le settimane. In terzo luogo, l'approccio di pooling ai test di laboratorio ha il potenziale per diluire campioni a bassa carica virale portando a un risultato falso negativo. In quarto luogo, il piccolo numero di pazienti testati ha portato a una grande incertezza nella prevalenza stimata di SARS-CoV-2 e nel numero di casi COVID-19 non rilevati nella popolazione target. Quinto, un'indagine sulla popolazione per stimare il numero di persone infette con ILS che non hanno cercato *** medica non è stata completata fino a più tardi durante la pandemia, quindi questi dati non potevano essere utilizzati per stimare la prevalenza dell'infezione tra la popolazione generale di New York. Infine, il potenziale bias introdotto dai siti sentinella selezionati e dalle popolazioni servite ha influenzato la generalizzabilità di questi risultati.

La sorveglianza sentinella e il sequenziamento genetico, se disponibili subito dopo l'emergenza o la ricomparsa di una nuova malattia, possono guidare le strategie di risposta della salute pubblica. Il DOHMH sollecita le giurisdizioni a sfruttare le infrastrutture esistenti o nuove per stabilire la sorveglianza sentinella e il sequenziamento dei campioni in preparazione per una successiva ondata di pandemia COVID-19 e per future epidemie.

Ringraziamenti
Gillian Stresman, London School of Hygiene & Tropical Medicine; Sezione di sorveglianza ed epidemiologia del sistema di comando degli incidenti, Dipartimento della salute e dell'igiene mentale di New York City; New York City Public Health Laboratory; CDC Epidemiology Task Force; Yan Li, Haibin Wang, Jing Zhang, Divisione delle malattie virali, Centro nazionale per l'immunizzazione e le malattie respiratorie, CDC; Emily Abernathy, Raydel Anderson, Bettina Bankamp, Melissa Bell, Renee Galloway, James Graziano, Gimin Kim, Ashley Kondas, Christopher Lee, Kay Radford, Shannon Rogers, Peyton Smith, Rebekah Tiller, Zachary Weiner, Adam Wharton, Brett Whitaker, CDC COVID -19 Surge Laboratory Group; Daniel Alvarado, Maria Ballon, Johora Choudhury, Bright Varghese, Dipartimento di Patologia e Laboratori Clinici, New York-Presbyterian / Lower Manhattan.

1 Sezione di sorveglianza e epidemiologia del sistema di comando degli incidenti, Dipartimento della salute e dell'igiene mentale della città di New York; 2 Epidemic Intelligence Service, CDC; 3 Laboratorio di salute pubblica, Dipartimento di salute e igiene mentale di New York City; 4 Divisione delle malattie virali, Centro nazionale per l'immunizzazione e le malattie respiratorie, CDC; 5 Dipartimento di Patologia, Montefiore Medical Center, Albert Einstein College of Medicine, Bronx, New York; 6 Divisione delle malattie infettive, Dipartimento di Medicina, Centro medico Montefiore, Albert Einstein College of Medicine, Bronx, New York; 7 Dipartimento di Patologia e Medicina di Laboratorio, NYU Langone Hospital — Brooklyn, New York; 8New York City Health + Hospitals / Bellevue, New York, New York; 9 Divisione delle malattie infettive, Dipartimento di Medicina, Weill Cornell Medicine, New York, New York; 10 Dipartimento di Patologia e Medicina di Laboratorio, Weill Cornell Medicine, New York, New York; 11 New York-Presbyterian Queens, Flushing, New York.

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