Husstandsundersøgelse af COVID-19, influenza og RSV-byrde, transmissionsdynamik og viral interaktion i Sydafrika (PHIRST-C)

Baggrund og begrundelse: Den 31. december 2019 blev Verdenssundhedsorganisationen (WHO) advaret om en klynge af lungebetændelsestilfælde af ukendt ætiologi hos patienter i Wuhan City, Hubei-provinsen i Kina, som en uge senere blev tilskrevet en ny coronavirus (alvorligt akut respiratorisk syndrom coronavirus 2: SARS-CoV-2). På grund af dens hurtige spredning globalt erklærede WHO, at udbruddet af SARS-CoV-2 opfyldte pandemiske kriterier den 11. marts 2020. I midten af ​​april 2020 er mere end 2,5 millioner tilfælde og mere end 170.000 dødsfald blevet laboratoriebekræftet i 210 lande og territorier.

Influenzavirus er ansvarlig for forhøjet sygelighed og dødelighed globalt hvert år. I Sydafrika forekommer årlige sæsonbetingede influenzaepidemier i vintermånederne (maj-oktober, med spidsbelastning i juni-juli) og resulterer i anslået 19 millioner symptomatiske infektioner, 128.000 alvorlige tilfælde og 11.000 dødsfald i gennemsnit hvert år.

Humant respiratorisk syncytialvirus (RSV) er den hyppigste årsag til akut nedre luftvejsinfektion i barndommen, især blandt spædbørn <3 måneder gamle. I Sydafrika cirkulerer RSV hele året med spidsbelastning, der normalt forekommer i februar-april. Ikke desto mindre forventes forsinket RSV-overførsel ud fra systematiske virologiske overvågningsdata at forekomme i Sydafrika i 2020. Dette har potentiale til at resultere i samtidig SARS-CoV-2, influenza og RSV topoverførsel i landet.

HIV-hyppigheden er fortsat høj i Sydafrika. Tilsvarende forbliver frekvensen af ​​lungetuberkulose (PTB) med samtidig skade på lungevæv vedvarende høj på trods af en fælles national indsats. HIV- og PTB-infektioner er blevet forbundet med en øget risiko for alvorlig sygdom (dvs. hospitalsindlæggelse og død) efter infektion med almindelige respiratoriske patogener, herunder influenza og RSV, selv blandt personer i antiretroviral behandling.

At forstå samfundsbyrden, overførbarhedspotentialet og de kliniske træk ved sygdom forbundet med SARS-CoV-2-infektion er afgørende for at informere om designet og varigheden af ​​indeslutnings- og afhjælpningsforanstaltninger, både lokalt og globalt. Et nøjagtigt estimat af risikofaktorer for samfundsoverførsel, erhvervelse og varighed af smitsomhed er afgørende for at informere vejledning om folkesundhedsforanstaltninger for at begrænse overførsel samt modeller for epidemiprognoser for denne og potentielle fremtidige epidemier. Desuden har faktorer, der er specifikke for Syd- og Afrika syd for Sahara (SSA), såsom hiv, tuberkulose, høj andel af befolkningen, der er børn, underernæring og begrænsede sundhedsressourcer, potentialet til at påvirke både transmissionsdynamikken, progressionen og prognosen for SARS -CoV-2 sygdom; samt belastningen på sundhedsvæsenet og samfundet.

Mens der er opnået viden om overførbarheden og de kliniske træk ved SARS-CoV-2 siden dets fremkomst, er flere nøglespørgsmål relateret til virussens naturlige historie stadig dårligt besvaret, især i afrikansk kontekst. Især samfundsangrebsraten efter alder, børns rolle i samfunds- og husholdningsoverførsel, den asymptomatiske inficerede fraktion, asymptomatiske individers rolle i transmissionen, interaktionen af ​​SARS-CoV-2 med andre almindelige respiratoriske patogener såsom influenza og RSV, risikoen for geninfektion med SARS-CoV-2 og sammenhængen mellem PCR-bekræftet infektion og serologisk respons blandt andre, er stadig dårligt forstået. Kritisk set er virkningen af ​​HIV-infektion på transmission og sygdomssværhed forbundet med SARS-CoV-2-infektion ukendt. Sydafrika har en HIV-prævalens på cirka 15 % i den generelle befolkning, hvilket repræsenterer over 7 millioner mennesker, hvoraf over 5 millioner tager antiretroviral behandling.

Formål: I by- og landdistrikter i sydafrikanske miljøer har undersøgelsen til formål at karakterisere samfundsbyrden (inklusive de kliniske træk) og overførbarheden af ​​SARS-CoV-2 i sammenhæng med et funktionelt antistofrespons. Derudover vil effekten af ​​interaktionen af ​​SARS-CoV-2 med influenzavirus og RSV på sygdommens sværhedsgrad og transmissionsdynamik blive vurderet. Dette vil blive foretaget fra et tidligt stadium gennem epidemien i Sydafrika.

Primære mål:

1. At vurdere samfundsbyrden af ​​SARS-CoV-2, herunder:

   1.1 forekomsten af ​​SARS-CoV-2-infektion i samfundet som bestemt ved polymerasekædereaktion (PCR) og serologiske assays; 1.2 sammenhængen mellem individer, der serokonverterede for SARS-CoV-2 og testede positive ved PCR; 1.3 inkubationsperioden og den symptomatiske fraktion forbundet med SARS-CoV-2-infektion; 1.4 spektret af sværhedsgrad forbundet med symptomatiske infektioner; 1.5 fraktionen af ​​personer med symptomatisk infektion, der søger lægehjælp; og 1.6 virkningen af ​​interaktionen mellem SARS-CoV-2 med influenza og RSV på sygdommens sværhedsgrad.

2. At vurdere transmissionsdynamikken af ​​SARS-CoV-2-infektioner i samfundet, herunder:

2.1 estimering af SARS-CoV-2 husstands sekundære infektionsrisiko (SIR), generationstid og varighed af udskillelse; 2.2 estimering af sandsynligheden for overførsel af SARS-CoV-2-infektion mellem individer (både symptomatisk og asymptomatisk/præsymptomatisk) inden for husstanden og potentielt samfundet; 2.3 estimering af SARS-CoV-2 effektive reproduktionsnummer (Rt) og dets variation over tid i samfundet; og 2.4 effekten af ​​SARS-CoV-2's interaktion med influenza og RSV på transmissionsdynamikken.

Metoder: En prospektiv kohorteundersøgelse på husstandsniveau vil blive udført i et landdistrikt og et bysamfund beliggende i henholdsvis Mpumalanga-provinsen (Agincourts demografiske overvågningssted) og North West Province (Klerksdorp). Undersøgelsen vil blive udført i 14 måneders intensiv opfølgning (juli 2020 til august 2021) med en post-intensiv opfølgning, der fortsætter i yderligere 16 måneder (indtil december 2022).

To hundrede husstande; 100 pr. sted med et forventet gennemsnitligt antal husstandsmedlemmer på 5, hvilket resulterer i 1.000 undersøgelsesdeltagere i alle aldre; vil blive tilfældigt udvalgt fra en liste over 327 husstande, der deltog og med succes gennemførte en 10-måneders opfølgningsperiode i en undersøgelse svarende til den foreslåede i øjeblikket, men rettet mod samfundsbyrde og transmissionsdynamik af influenza, respiratorisk syncytialvirus og andre respiratoriske patogener (PHIRST-undersøgelsen udført i løbet af 2016-2018 i de samme to fællesskaber). De henvendte husstande vil blive revurderet for studieberettigelse (dvs. minimum 3 husstandsmedlemmer og mindst 80 % af husstandsmedlemmerne giver samtykke til at deltage). Husstandene i PHIRST-undersøgelsen 2016-2018 blev identificeret ved tilfældigt udvalgte geo-koordinater inden for de to samfund. Baseline-karakteristika for denne kohorte er allerede tilgængelige og vil blive rekonstateret efter opnåelse af samtykke. Samtykkede husstandsmedlemmer, der er kommet ind i husstanden siden afslutningen af ​​2016-2018 PHIRST-undersøgelsen, vil også blive tilmeldt. Hver husstand og husstandsmedlem vil blive opregnet, og HIV-infektionsstatus og niveauet af immunsuppression af HIV-inficerede individer vil blive vurderet (hvis ukendt) hos samtykkende individer.

Hvert husstandsmedlem vil blive fulgt to gange om ugen i løbet af undersøgelsens intense opfølgningsperiode (12 måneder). I denne periode vil der blive indsamlet prøver fra de øvre luftveje uanset tilstedeværelsen af ​​symptomer, og data om nøglesymptomer, sundhedssøgning, hospitalsindlæggelse og dødsfald vil blive registreret ved hvert opfølgningsbesøg på en REDCap tablet-baseret realtidsdatabase. Respiratoriske prøver vil blive testet ved revers transkriptase-real-time polymerase-kædereaktion (rRT-PCR) for SARS-CoV-2, influenza og RSV, og udvalgte prøver vil blive dyrket og sekventeret. Et infektionsrisikospørgeskema vil blive administreret til alle undersøgelsesdeltagere ved tilmelding og hver måned derefter. Sera vil blive indsamlet ved tilmelding og hver 2. måned i løbet af den 12-måneders intense opfølgningsperiode fra alle deltagere. Derudover vil sera blive indsamlet hver anden måned i yderligere 6 måneder efter den 12-måneders intense opfølgningsperiode fra studiedeltagere, der testede positive for SARS-CoV-2 ved rRT-PCR på respiratoriske prøver ved 14, 16 og 18 måneder og fra alle studiedeltagere på 18 måneder. Sera vil blive testet for tilstedeværelsen af ​​SARS-CoV-2-, influenza- og RSV-antistoffer. Bærbare nærhedssensorer vil blive indsat i 8-12 dage i hver husstand i løbet af den 6-måneders intense opfølgningsperiode.

Virkning: Denne undersøgelse vil give væsentlig information om virussens naturlige historie, som vil påvirke beslutninger om optimale strategier til inddæmning og afbødning af de nuværende og potentielle fremtidige epidemier af SARS-CoV-2 lokalt, regionalt og globalt.