ETH Hönggerberg, Werner, fotografiert am Montag (13.11.2017) Bild: Christoph Kaminski, kellenbergerkaminski

Overview and evolution of the situation, 20 December 2021

Original text in German

Allgemeine Situation

Die SARS-CoV-2-Epidemie wird zurzeit noch mehrheitlich durch die Delta-Variante bestimmt. Von Mitte Oktober bis Anfang Dezember 2021 stiegen die Fallzahlen signifikant. Seit Ende November 2021 steigt die Belegung der Intensivstationen mit COVID-19 Patienten signifikant an, momentan mit einer Rate von 10% (95% UI: 3-17%) pro Woche. Die kritische Schwelle von 300 Intensivbettenbelegungen ist seit letzter Woche überschritten. Über dieser Schwelle müssen praktisch alle Spitäler weniger dringliche Eingriffe verschieben, in manchen Spitälern findet implizite Triage statt und ad-hoc Betten werden bereitgestellt[1]. Die beobachtete rasche Zunahme der Fälle bis Anfang Dezember und damit der weiter anhaltende Anstieg in Intensivbettenbelegungen ist somit für das stark belastete Gesundheitswesen sehr schwierig zu bewältigen.

Von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) wurde die neue Variante Omikron am 26.11.2021 als besorgniserregend deklariert. Auch in der Schweiz wurde diese Variante schon über 100-mal mittels Sequenzierung nachgewiesen und der Anteil an den bestätigten Fällen wird in Kalenderwoche 49 auf 3-8% geschätzt. In Genf wird die Häufigkeit zum Ende von Kalenderwoche 50 basierend auf speziellen PCR Tests auf 16% geschätzt. In Zürich liegt die entsprechende Schätzung bei 25%. Diese Zahlen sind -gegeben der raschen Zunahme von Omikron – mit den Daten aus der Sequenzierung kompatibel. Diese Beobachtungen sind weiter kompatibel mit Abwasserdaten aus Zürich. Die Häufigkeit von Omikron hat sich seit dem Auftreten um das 2 bis 3-fache pro Woche erhöht. Wir rechnen daher damit, dass diese Variante zum Jahreswechsel das Infektionsgeschehen dominieren wird.

Wenn die Übertragungsgeschwindigkeit gleich bleibt, werden sich die Fallzahlen pro Woche mehr als verdoppeln, sobald Omikron dominant ist. Eine solch starke Zunahme der Fälle wäre deutlich schneller als bei bisherigen Varianten und würde zu vielen Krankheitsfällen und damit auch Arbeitsausfällen in kritischen Bereichen wie dem Gesundheitsssytem führen und Testkapazitäten überlasten. Wenn Kontakte reduziert werden, kann dieser absolute Anstieg der Fallzahlen gebremst werden. Eine Bereitstellung von Selbsttests können sicherstellen dass sich alle Menschen weiter testen können.

Parallel zur Kontaktreduktion kann der individuelle Schutz vor Infektion durch ein rasches Ausrollen der dritten Impfungen von rund 20-30% auf, zumindest kurzfristig, rund 70-80% erhöht werden. Somit sind dritte Impfungen ein weiteres effektives Werkzeug, um den Anstieg der Fallzahlen zu bremsen. Aktuell sind 18% der Schweizer Bevölkerung zum 3. Mal geimpft worden. Nachdem darunter vorwiegend ältere Menschen sind, hilft dies um Spitaleinweisungen zu verhindern. Soll die Ausbreitung von Omikron mit Hilfe der dritten Dosis gebremst werden braucht es rasch dritte Impfungen in der breiten Bevölkerung.

Dynamik

Seit Ende Oktober 2021 war bis letzte Woche die Schätzung des R-Wertes signifikant über 1. Diese Woche ist der R-Wert unter 1. Der 7-Tageschnitt der schweizweiten Reproduktionszahl ist bei 0,98 (95% Unsicherheitsintervall, UI: 0,91-1,05); dies reflektiert das Infektionsgeschehen vom 04.12. – 10.12.2021[2].

Tagesbasierte Schätzungen der effektiven Reproduktionszahl Re für die Schweiz betragen:

  • 0,98 (95% UI: 0,91-1,06) aufgrund der bestätigten Fälle, per 10.12.2021.
  • 0,88 (95% UI: 0,76-0,99) aufgrund der Hospitalisationen, per 04.12.2021. Zum Vergleich aufgrund der bestätigten Fälle wird Re für den selben Tag auf 1,01 (95% UI: 0,95-1,06) geschätzt.
  • 0,98 (95% UI: 0,74-1,22) aufgrund der Todesfälle, per 28.11.2021. Zum Vergleich aufgrund der Hospitalisationen wird Re für den selben Tag auf 0,94 (95% UI: 0,84-1,04) geschätzt. Aufgrund der bestätigten Fälle wird Re für den selben Tag auf 1,12 (95% UI: 1,06-1,19) geschätzt.

Wegen Meldeverzögerungen und Fluktuationen in den Daten könnten die Schätzwerte nachkorrigiert werden. Insbesondere waren Spitalmeldungen in den letzten Wochen unvollständig und werden die Zahlen daher wohl noch nach oben korrigiert werden. Wir weisen darauf hin, dass die Re Werte das Infektionsgeschehen nur verzögert widerspiegeln, weil eine gewisse Zeit vergeht zwischen der Infektion und dem Testresultat oder dem etwaigen Tod. Für Re Werte, die auf Fallzahlen basieren, beträgt diese Verzögerung mindestens 10 Tage, für Todesfälle bis zu 23 Tagen.

Parallel bestimmen wir die Änderungsraten der bestätigten Fälle, Hospitalisationen und Todesfälle über die letzten 14 Tage[3]. Die bestätigten Fälle nahmen mit einer Rate von -13% (UI: -2% bis -22%) pro Woche ab, die Hospitalisationen mit einer Rate von -14% (UI: -6% bis -21%) pro Woche und die Todesfälle stiegen um 1% (UI: 21% bis -16%) pro Woche. Diese Werte spiegeln das Infektionsgeschehen vor mehreren Wochen wider.

Die Entwicklung der Fallzahlen, Hospitalisierungen und Todesfällen stratifiziert nach Alter kann auf unserem Dashboard verfolgt werden[4]. Die Zahl der Fälle ist in allen Altersgruppen signifikant abnehmend ausser in den 20-29, 30-39 und 40-49 Jährigen. Die Hospitalisierungen nahmen nur in der Altersgruppe der über 80-Jährigen signifikant ab. Aber die Anzahl der Hospitalisierungen könnte, wie auch letzte Woche, unterschätzt sein[5].

Absolute Zahlen

Die kumulierte Anzahl der bestätigten Fälle über die letzten 14 Tage liegt bei 1463 pro 100’000 Einwohner:innen. Die Positivität liegt bei 14% (Stand 17.12.2021, das ist der letzte Tag für welchen nur noch wenige Nachmeldungen erwartet werden).

Die Anzahl der COVID-19-Patient:innen auf Intensivstationen lag über die letzten 14 Tage im Bereich von 259-314[6] Personen (die Änderung war 10% (UI: 17% bis 3%) pro Woche).

Die Zahl der täglichen laborbestätigten Todesfälle lag über die letzten 14 Tage zwischen 20 und 32[7].

Varianten

Delta

Seit Kalenderwoche 26 ist Delta die dominante Variante in der Schweiz. Diese ursprünglich in Indien beschriebene Variante hat von Kalenderwoche 38 bis Kalenderwoche 46 eine Häufigkeit von 100% unter den sequenzierten Fällen. Seit Kalenderwoche 47 sehen wir jetzt vermehrt auch Sequenzen der Omikron-Variante[8].

Die Impfung wirkt sehr gut gegen schwere Verläufe bei Delta (80% in Älteren, 95% in Jüngeren; je 6 Monate nach 2. Impfung) und bietet einen gewissen Schutz gegen Infektion (rund 50% nach 6 Monaten). Eine dritte Impfdosis erhöht den Schutz gegen Infektion und Hospitalisierung wieder auf mind. 95%. Weitere Darlegungen finden sich in dem Epi. Update vom 7.12.2021[9].

Omikron

Am 23. November 2021 wurde erstmalig eine neue SARS-CoV-2 Variante in Südafrika und Botswana beschrieben, die sich durch eine starke Häufung von Veränderungen im Stachelprotein (“spike protein”) auszeichnet. Diese Variante ist genetisch am engsten verwandt mit den Varianten, die im ersten Halbjahr 2020 zirkulierten, und ist nicht aus einer anderen besorgniserregenden Variante entstanden[10]. Diese neue Variante unterscheidet sich durch rund 30 Mutationen im Stachelprotein von den ursprünglich zirkulierenden Varianten[11]. Diese Mutationen haben wichtige Teile des Stachelproteins deutlich verändert.

Am 26. November 2021 stufte die Weltgesundheitsorganisation diese Variante als besorgniserregende ein und bezeichnete sie mit dem Namen “Omikron” [12].

Epidemiologische Verbreitung

Mittlerweile wurde die Variante in 89 Ländern in Europa und weltweit nachgewiesen (Stand 16. Dezember 2021) [13],[14],[15] initial meist verknüpft mit Einreise von Ländern aus dem Süden Afrikas. In der Schweiz wurde die Variante durch Sequenzierung 135-mal nachgewiesen und hatte in der Kalenderwoche 49 einen Anteil von 7.6% unter allen sequenzierten Proben und 3% unter den sequenzierten Proben, die auf GISAID als Teil des Surveillance Programms deklariert sind[16]. Die Häufigkeit hat sich pro Woche um das 2-3 fache erhöht. In Genf wird die Häufigkeit zum Ende der Kalenderwoche 50 basierend auf speziellen PCR Tests auf 16% geschätzt[17] und es wird ein Zuwachs von 40% innerhalb von 3 Tagen beobachtet. Dies entspricht eines Zuwachses um das 2.2fache pro Woche. Somit sind die Zahlen aus Genf und die Zahlen der schweizweiten Sequenzierung kompatibel. Das Institut für Medizinische Virologie in Zürich rapportiert in Kalenderwoche 49 rund 12% und in Kalenderwoche 50 rund 25%. Diese Zunahme entspricht den Beobachtungen der oben diskutierten schweizer Daten.

Aus diesen Häufigkeiten von Omikron kann die relative logistische Wachstumsrate von Omikron im Vergleich zu Delta geschätzt werden[18]. Das relative Wachstum in der Schweiz wird auf 0.17 (0.13-0.21) pro Tag geschätzt basierend auf allen verfügbaren Sequenz-Daten. Unabhängige Schätzungen basierend auf Abwasserproben aus Zürich kommen auf 0.27 (0.11 – 0.43) (Daten auf [19] ).

In Grossbritannien [20] und in Dänemark[21] steigt der Anteil an Omikron sehr schnell an (Verdopplung alle 2-4 Tage), was einen Wachstumsvorteil in mehrheitlich geimpften Populationen suggeriert. Daten aus Südafrika erlauben eine vorläufige Schätzung des logistischen Wachstumsrate von Omikron gegenüber Delta von 0,32 (95% UI: 0,09-0,55) pro Tag[22], was einer Verdopplung des Anteils von Omikron an neuen Infektionen ungefähr alle 2-8 Tage entspricht. Ein Bericht des Imperial College[23] schätzt die exponentielle Wachstumsrate des Anteils von Omikron in England auf 0,34 pro Tag (95% UI: 0,33-0,35), was einer Verdopplungzeit von 2 Tagen entspricht.

Die etwas tiefer geschätzte Wachstumsrate in der Schweiz im Vergleich zu Grossbritannien und Südafrika kann möglicherweise auf die fast ausschliessliche Verwendung von mRNA-Impfstoffen mit einem hohen Anteil von Moderna und keinerlei Verimpfung von Astra Zeneca zurückzuführen sein. Durch weitere Datenerhebungen werden alle Schätzungen laufend aktualisiert.

Szenario zur epidemiologischen Ausbreitung in der Schweiz

Mit der für die Schweiz momentan geschätzten Wachstumsrate basierend auf sequenzierten Proben aus dem Zeitraum 24.11.2021-08.12.2021 kann ein Szenario für die zukünftige Entwicklung der Fallzahlen berechnet werden (Proben nach dem 8.12.2021 werden noch sequenziert und sind daher hier nicht eingeschlossen). Die Annahmen des Szenarios sind in der Legende von Abb. 1 beschrieben. Omikron wird in dem Szenario zwischen 24.12.2021 und 6.1.2022 mehr als 50% der Fälle ausmachen. In diesem Szenario wird erwartet, dass die Fallzahlen noch vor Jahresende ein zwischenzeitliches Minimum erreichen und wieder anfangen zu steigen. Weiter sind in diesem Szenario Fallzahlen von über 20’000 pro Tag in der zweiten Januarwoche plausibel.

Mit Reduzierung der Kontakte und dritten Impfungen kann die Dynamik verlangsamt werden und somit die Zunahme von Omikron verzögert werden. Das hier gezeigte Szenario basiert auf der Annahme, dass sich an der Übertragunsgsgeschwindigkeit nichts ändert. Die Berechnungen erfolgen analog zu unseren Berechnungen für Alpha im Januar 2021 [24]und sind im Detail in [25]beschrieben.

Das gezeigte Szenario ignoriert Unsicherheiten im R-Wert der Delta-Variante und in der Häufigkeit von Omikron in KW 49. Die Unsicherheit in der logistischen Wachstumsrate von Omikron im Vergleich zu Delta ist durch die gestrichelten Linien aufgetragen. Wir nehmen, basierend auf den sequenzierten klinischen Proben, ein Wachstum von 0.17 (0.13-0.21) an. Insgesamt ist diese geschätzte Wachstumsrate in der Schweiz tiefer als die Schätzungen aus Grossbritannien und Südafrika (siehe oben). Falls wir die Wachstumsrate basierend auf den vorliegenden schweizer Datenpunkten momentan unterschätzen, dann ist auch die Schnelligkeit der Ausbreitung von Omikron in Abb. 1 eine Unterschätzung.

Abbildung 1. Szenario zur Entwicklung der Fallzahlen bis zum 09.01.2022. Wir nehmen an, dass mit Start von KW 49 der R-Wert von Delta bei 0.9 lag und sich nicht weiter verändern wird. Die damit erwarteten Fallzahlen für Delta sind in Abb. 1 in blau dargelegt. Weiter nehmen wir an, dass die Häufigkeit von Omikron in den bestätigten Fällen zum Start von KW 49 bei 4% lag. Die logistische Wachstumsrate von Omikron im Vergleich zu Delta wird auf 0.17 (0.13-0.21) geschätzt. Die damit erwarteten Omikron Fallzahlen sind in orange dargestellt (durchgezogen mit Wachstum von 0.17; gestrichelte Linien mit 0.13 und 0.21).

Schutzwirkung der Impfung

Laboruntersuchungen der letzten zwei Wochen (z.B. [26],[27],[28],[29],[30]) zeigen eine starke Verringerung der Neutralisation von Omikron mit Seren von Geimpften und Genesenen. Die Studien zur Neutralisation von Omikron werden in einem ständig aktualisierten Dokument[31] zusammengetragen und in Zusammenhang gesetzt. Allgemein ergibt sich das Bild, dass Seren von Personen, welche sowohl genesen als auch geimpft sind, stärker neutralisieren als die Seren doppelt Geimpfter. Eine dritte Impfdosis führt zu einer starken Erhöhung der Neutralisation.

Ein Preprint[32] hat auf Grund epidemiologischer Daten aus England die Wirksamkeit der Impfstoffe von Oxford/AstraZeneca und BioNTech/Pfizer gegen die symptomatische Infektion mit Omikron geschätzt: der Schutz von BioNTech/Pfizer fiel von 88% 2-9 Wochen nach der zweiten Impfung auf rund 35% (95% UI: 10-50%) nach 4 Monaten. Auch in dieser Studie führt eine dritte Impfdosis zu einer starken Erhöhung des Schutzes, nämlich, zumindest kurzfristig, auf 60-85%. Zu ähnlichen Schätzungen zur Wirksamkeit des Impfstoffs von BioNTech/Pfizer kommt eine andere Studie des Imperial College[33]: durch eine dritte Impfung wird der Schutz gegen symptomatische Infektion mit Omikron von 19% (95% UI: 13-24%) auf 77% (72-80%) erhöht. Dies entspricht in etwa dem Schutz von doppelt Geimpften bei Delta. Die langfristige Wirkung kann noch nicht beurteilt werden.

Die aktuelle Datenlage legt also nahe, dass eine dritte Impfdosis die zu erwartende Krankheitslast durch Infektionen mit Omikron reduzieren kann (siehe auch [34] für eine Schweizer Modellierungsstudie). Hierbei ist wichtig, dass die dritte Impfdosis allen Menschen, bei denen die zweite Impfung 4 Monate und länger zurückliegt, sehr schnell verabreicht wird, sodass der Schutz aufgebaut ist, bevor sie sich mit Omikron anstecken.

Zur Schutzwirkung der Impfung gegen schwere Verläufe bei Infektion mit Omikron liegen noch nicht viele Daten vor. Ein Studie basierend auf Daten einer der grössten Krankenversicherungen in Südafrika[35] schätzt, dass Personen, die zwei Dosen des Impfstoffs von mit BioNTech/Pfizer erhalten haben, zu 70% gegen schwere Verläufe nach Infektion mit Omikron geschützt sind. Gemäss dieser Studie ist die Hospitalisierungsrate nach Infektionen mit Omikron 29% niedriger als in vorherigen Wellen, bei Kindern aber 20% höher (bei vornehmlich milden Verläufen). Weitere Studien zum Schweregrad der Infektion mit Omikron werden in den nächsten Wochen erwartet.

Quellen:

 

[1] https://sciencetaskforce.ch/en/scientific-update-of-23-november-2021/

[2] https://sciencetaskforce.ch/reproduktionszahl/ und https://ibz-shiny.ethz.ch/covid-19-re-international/: Die Schätzungen von Re über die letzten Tage können leichten Schwankungen unterliegen. Diese Schwankungen treten insbesondere in kleinen Regionen, bei sich ändernder Dynamik und bei niederen Fallzahlen auf.

[3] https://ibz-shiny.ethz.ch/covidDashboard/trends: Aufgrund von Melderverzögerungen werden die letzten 3 respektive 5 Tage für bestätigte Fälle und Hospitalisationen/Todesfälle nicht berücksichtigt.

[4] https://ibz-shiny.ethz.ch/covidDashboard/, Dashboard Time Series

[5] https://sciencetaskforce.ch/en/scientific-update-of-07-december-2021/

[6] https://icumonitoring.ch

[7] https://www.covid19.admin.ch

[8] https://cov-spectrum.ethz.ch/

[9] https://sciencetaskforce.ch/en/scientific-update-of-07-december-2021/

[10] https://nextstrain.org/

[11] https://www.gisaid.org/hcov19-variants/

[12] https://www.who.int/news/item/26-11-2021-classification-of-omicron-(b.1.1.529)-sars-cov-2-variant-of-concern

[13] https://bnonews.com/index.php/2021/11/omicron-tracker/

[14] https://www.gisaid.org/hcov19-variants/

[15] https://www.who.int/publications/m/item/enhancing-readiness-for-omicron-(b.1.1.529)-technical-brief-and-priority-actions-for-member-states

[16] https://cov-spectrum.ethz.ch/

[17] https://www.hug.ch/laboratoire-virologie

[18] https://cov-spectrum.org/explore/Switzerland/Surveillance/Past6M/variants/chen-2021-fitness?pangoLineage=B.1.1.529*

[19] https://docs.google.com/spreadsheets/d/1MyLGq8KG8Sdn79pAmNOuKY2oKod7_I7QRoJqbUGWFoI/edit?usp=sharing 

[20] https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/1040076/Technical_Briefing_31.pdf

[21] https://files.ssi.dk/covid19/omikron/statusrapport/rapport-omikronvarianten-11122021-uy12

[22] https://www.mcid.unibe.ch/unibe/portal/fak_vetmedizin/vetsuisse_kzen/micro_mcidi/content/e1047007/e1047011/e1047016/e1153060/e1155633/files1155634/MCID-OmicronEvent_Althaus_eng.pdf

[23] https://spiral.imperial.ac.uk/bitstream/10044/1/93038/32/2021-12-16%20COVID19%20Report%2049.pdf

[24] https://sciencetaskforce.ch/wissenschaftliches-update-26-januar-2021/

[25] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1755436521000335?via%3Dihub

[26] https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2021.12.08.21267417v1.full.pdf

[27] https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2021.12.07.21267432v1.full.pdf

[28] https://drive.google.com/file/d/1CuxmNYj5cpIuxWXhjjVmuDqntxXwlfXQ/view

[29] https://drive.google.com/file/d/1zjJWsybGaa3egiyn5nQqTzBtl0kmvMUu/view

[30] https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2021.12.10.21267534v1.full.pdf

[31] https://docs.google.com/presentation/d/13NFT3GjMluTbDQZRSl7VIua6G3FvwSHYgbU9gMoWI4U/edit#slide=id.g1075171e1cf_6_372.

[32] https://khub.net/documents/135939561/430986542/Effectiveness+of+COVID-19+vaccines+against+Omicron+variant+of+concern.pdf/f423c9f4-91cb-0274-c8c5-70e8fad50074

[33] https://spiral.imperial.ac.uk/bitstream/10044/1/93038/32/2021-12-16%20COVID19%20Report%2049.pdf

[34] https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2021.12.12.21267673v1.full.pdf

[35] https://www.bmj.com/content/375/bmj.n3104