Epidemiologische Lagebeurteilung, 3. Januar 2022

Allgemeine Situation

Die vergangenen Monate hatte Delta das epidemiologische Geschehen bestimmt. Von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) wurde die neue Variante Omikron am 26.11.2021 als besorgniserregend deklariert. In der Schweiz ist diese Variante das erste Mal in einer Probe vom 22.11.2021 nachgewiesen worden und hat sich in den vergangenen sechs Wochen sehr rasch ausgebreitet, so dass sie inzwischen den Grossteil der neuen Infektionen ausmacht. Seit Kalenderwoche 51, 2021 sehen wir einen Anstieg der Fallzahlen und der R-Wert ist nun in allen Grossregionen signifikant über 1.

Wenn die Kontakthäufigkeit gleich bleibt, werden durch die Zunahme von Omikron die absoluten Fallzahlen zunehmend schneller ansteigen. Momentan steigen die Fallzahlen um rund 45% pro Woche. Eine weitere Zunahme der Fälle würde zu vielen Krankheitsfällen und damit auch Arbeitsausfällen in kritischen Bereichen wie dem Gesundheitssytem 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 und so notwendige Kontakt sicherer gemacht werden.

Weiter reduziert konsequentes dauerhaftes Maskentragen in Innenräumen die Zahl der neuen Infektionen sehr effektiv. Eine Labor-Studie zeigte ein Risiko einer SARS-CoV-2-Übertragung innerhalb von 20 Minuten in einer bestimmten Expositionssituation von mehr als 90% ohne Masken, von 10% mit korrekt getragenen medizinischen Masken und von 0.14% mit korrekt getragenen FFP2-Masken^[1]. Die Autoren gehen davon aus, dass im täglichen Leben – ausserhalb des Labors – die Infektionswahrscheinlichkeiten nochmals 10-100 mal tiefer sind^[2]. FFP2 Masken reduzieren also das verbleibende Risiko von 0.1-1% einer Infektion bei medizinischen Masken auf 0.001-0.014% und geben so insbesondere in Situationen mit erhöhter Exposition einen zusätzlichen Schutz. Da das Atmen durch eine korrekt getragene FFP2-Maske stärker beeinträchtigt wird als durch eine korrekt getragene medizinische Maske^[3], bieten sich FFP2-Masken insbesondere in Situationen ohne oder mit nur leichter körperlicher Betätigung an (im öffentlichen Verkehr, bei Publikumsanlässen, etc.). Gleichzeitig sollte für eine gute Belüftung gesorgt werden.

Zusätzlich zur Kontaktreduktion kann ein rasches Ausrollen der dritten Impfungen den individuellen Schutz vor Infektion von rund 20-30% auf, zumindest kurzfristig, rund 70-80% erhöhen^[4]. Somit sind dritte Impfungen ein weiteres effektives Werkzeug, um den Anstieg der Fallzahlen zu bremsen. Aktuell sind 25% der Schweizer Bevölkerung zum 3. Mal geimpft worden^[5]. 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 weitere dritte Impfungen in der breiten Bevölkerung.

Dynamik

Von Ende Oktober bis Anfang Dezember 2021 war die Schätzung des R-Wertes signifikant über 1. Nach einem kurzzeitigen Abfall des R-Wertes Mitte Dezember 2021 unter 1, ist er seit Ende Dezember 2021 wieder signifikant über 1.

Der 7-Tageschnitt der schweizweiten Reproduktionszahl ist bei 1,38 (95% Unsicherheitsintervall, UI: 1,27-1,49); dies reflektiert das Infektionsgeschehen vom 18.12. – 24.12.2021^[6].

Tagesbasierte Schätzungen der effektiven Reproduktionszahl R_e für die Schweiz betragen:

1,36 (95% UI: 1,26-1,46) aufgrund der bestätigten Fälle, per 24.12.2021.
0,89 (95% UI: 0,79-1,01) aufgrund der Hospitalisationen, per 18.12.2021. Zum Vergleich aufgrund der bestätigten Fälle wird R_e für den selben Tag auf 1,33 (95% UI: 1,25-1,4) geschätzt.
0,66 (95% UI: 0,42-0,9) aufgrund der Todesfälle, per 12.12.2021. Zum Vergleich aufgrund der Hospitalisationen wird R_e für den selben Tag auf 0,9 (95% UI: 0,8-1,01) geschätzt. Aufgrund der bestätigten Fälle wird R_e für den selben Tag auf 0,97 (95% UI: 0,9-1,04) geschätzt.

Wegen Meldeverzögerungen und Fluktuationen in den Daten könnten die Schätzwerte nachkorrigiert werden. Insbesondere waren Spitalmeldungen in den letzten Wochen unvollständig und die Zahlen werden daher wohl noch nach oben korrigiert werden. Wir weisen darauf hin, dass die R_e Werte das Infektionsgeschehen nur verzögert widerspiegeln, weil eine gewisse Zeit vergeht zwischen der Infektion und dem Testresultat oder dem etwaigen Tod. Für R_e 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^[7]. Die bestätigten Fälle nahmen mit einer Rate von 45% (UI: 66% bis 26%) pro Woche zu. Die Hospitalisationen fielen mit einer Rate von -12% (UI: -2% bis -21%) pro Woche und die Todesfälle mit -30% (UI: -13% bis -43%) 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^[8]. Die Zahl der Fälle nimmt in allen Altersgruppen signifikant zu ausser in den 0-9 Jährigen. Die Hospitalisierungen nahmen in den Altersgruppe der 10-19 und 20-29 Jährigen signifikant zu und in den Altersgruppen der 50-59 und über 80-Jährigen signifikant ab. Aber die Anzahl der Hospitalisierungen könnte, wie auch im Dezember 2021, unterschätzt sein^[9].

Absolute Zahlen

Die kumulierte Anzahl der bestätigten Fälle über die letzten 14 Tage liegt bei 1945 pro 100’000 Einwohner:innen. Die Testpositivität liegt bei 29,4% (Stand 31.12.2021, 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 309-336^[10] Personen (die Änderung war -2% (UI: 4% bis -7%) pro Woche).

Die Zahl der täglichen laborbestätigten Todesfälle lag über die letzten 14 Tage zwischen 11 und 28^[11].

Varianten

Delta

Ab Kalenderwoche 26, 2021 war Delta die dominante Variante in der Schweiz. Diese Variante hatte 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^[12].

Die Impfung wirkt sehr gut gegen schwere Verläufe bei Delta (80% in Älteren, 95% in Jüngeren; je 6 Monate nach der zweiten Impfdosis) und bietet einen partiellen Schutz gegen Infektion (rund 50% nach 6 Monaten). Eine dritte Impfdosis erhöht den Schutz gegen Infektion mit Delta und Hospitalisierung wieder auf mindestens 95%. Weitere Darlegungen finden sich in der Epidemiologischen Lagebeurteilung vom 7.12.2021^[13].

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 direkt aus einer anderen besorgniserregenden Variante entstanden^[14]. Diese neue Variante unterscheidet sich durch rund 30 Mutationen im Stachelprotein von den ursprünglich zirkulierenden Varianten^[15]. Diese Mutationen haben wichtige Teile des Stachelproteins deutlich verändert.

Am 26. November 2021 stufte die Weltgesundheitsorganisation diese Variante als Besorgniserregend ein und bezeichnete sie mit dem Namen „Omikron“ ^[16].

Epidemiologische Verbreitung

Mittlerweile wurde Omikron in 89 Ländern nachgewiesen (Stand 16. Dezember 2021) ^[17],^[18],^[19], anfänglich meist verknüpft mit Einreise von Ländern aus dem Süden Afrikas. In der Schweiz wurde die Variante 779-mal nachgewiesen und hatte in der Kalenderwoche 51, 2021, einen Anteil von 67% unter allen sequenzierten Proben^[20]. Auch sogenannte «S gene target failure» Daten aus Laboren in Genf^[21], Zürich und dem Tessin deuten darauf hin, dass Omikron inzwischen dominant ist.

Aus diesen Häufigkeiten von Omikron kann die relative logistische Wachstumsrate von Omikron im Vergleich zu Delta geschätzt werden^[22]. Das relative Wachstum in der Schweiz wird auf 0.22 (0.20-0.23) pro Tag geschätzt basierend auf allen verfügbaren Sequenz-Daten. Unabhängige Schätzungen basierend auf «S gene target failure» Daten aus Genf kommen auf 0.26-0.32^[23]. Schätzungen basierend auf Abwasserproben kommen auf 0.23 (0.19 – 0.28) für Zürich und 0.27 (0.20-0.34) für Genf ^[24],^[25].

In Grossbritannien^[26] und in Dänemark^[27] stieg der Anteil an Omikron sehr schnell an (Verdopplung alle 2-4 Tage), was einen Wachstumsvorteil in mehrheitlich geimpften Populationen nahelegt. Daten aus Südafrika ergaben eine Schätzung des logistischen Wachstumsrate von Omikron gegenüber Delta von 0.32 (95% UI: 0.09-0.55) pro Tag^[28], was einer Verdopplung des Anteils von Omikron an neuen Infektionen ungefähr alle 2-8 Tage entsprach. Ein Bericht des Imperial College^[29] schätzt die exponentielle Wachstumsrate des Anteils von Omikron in England auf 0.34 pro Tag (95% UI: 0.33-0.35), was einer Verdopplungszeit von 2 Tagen entsprach.

Für die Schweiz sind die geschätzten Werte der Wachstumsrate im Bereich der Werte aus Südafrika^[30]. Das relative Wachstum in der Schweiz scheint etwas langsamer als in Grossbritannien zu sein, was möglicherweise auf eine vermehrte Verimpfung von Moderna und keinerlei Verimpfung von Oxford/AstraZeneca in der Schweiz^[31] zurückzuführen ist.

Szenario zur epidemiologischen Ausbreitung in der Schweiz

Mit der für die Schweiz momentan geschätzten Wachstumsrate basierend auf sequenzierten Proben aus dem Zeitraum 24.11.2021-27.12.2021 können Szenarien für die zukünftige Entwicklung der Fallzahlen berechnet werden basierend auf einem R-Wert = 0.9 von Delta bis zum 20.12.2021, der Häufigkeit von Omikron Anfang Dezember und der relativen Wachstumsrate von Omikron im Vergleich zu Delta (Abb. 1).

Mit einer Reduzierung der Kontakte und schnellem Ausrollen der dritten Impfungen kann die Dynamik verlangsamt und die Zunahme von Omikron verzögert werden. Ab 20.12.2021 wurden neue Massnahmen eingeführt. Wir machen drei verschiedene Annahmen für den R-Wert von Delta nach dem 20.12.2021: Szenario 1: der R-Wert für Delta bleibt bei 0.9; Szenario 2: der R-Wert für Delta sinkt auf 0.7; Szenario 2: der R-Wert für Delta sinkt auf 0.5.

Die Berechnungen erfolgen analog zu unseren Berechnungen für Alpha im Januar 2021 ^[32] und sind im Detail in ^[33] beschrieben.

Das gezeigte Szenario ignoriert Unsicherheiten im R-Wert der Delta-Variante und in der Häufigkeit von Omikron in Kalenderwoche 49, 2021. Die Unsicherheit in der logistischen Wachstumsrate von Omikron im Vergleich zu Delta ist durch die dunklere orange Fläche markiert. Wir nehmen, basierend auf den sequenzierten klinischen Proben, ein Wachstum von Omikron relativ zu Delta von 0.21 (0.20-0.22) pro Tag an. Insgesamt ist diese geschätzte Wachstumsrate in der Schweiz tiefer als die Schätzungen aus Grossbritannien und Südafrika (siehe oben).

Abbildung 1. Szenarien zur Entwicklung der Fallzahlen bis zum 09.01.2022. Wir nehmen an, dass mit Start von KW 49, 2021 der R-Wert von Delta bei 0.9 lag und sich bis 20.12.2021 nicht veränderte. In Szenario 1 ist nach 20.12.2021 der R-Wert für Delta weiter bei 0.9, in Szenario 2 bei 0.7 und in Szenario 3 bei 0.5. 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 rund 4% lag. Die logistische Wachstumsrate von Omikron im Vergleich zu Delta wird auf 0.21 (0.20-0.22) pro Tag geschätzt. Die damit erwarteten Omikron-Fallzahlen sind in orange dargestellt (durchgezogen mit Wachstum von 0.21 pro Tag; gestrichelte Linien mit Wachstum von 0.20 und 0.22 pro Tag).

Schutzwirkung der Impfung

Laboruntersuchungen der letzten zwei Wochen (z.B. ^[34],^[35],^[36],^[37],^[38]) 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^[39] 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^[40] 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^[41]: 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 erwartete Krankheitslast durch Infektionen mit Omikron reduzieren kann. Hierbei ist wichtig, dass die dritte Impfdosis allen Menschen, bei denen die zweite Impfung 4 Monate 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 eines der grössten Krankenversicherungen in Südafrika^[42] 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. Die UK Health Security Agency (UKHSA)schätzt, dass das Hospitalisierungsrisiko einer Person, die symptomatisch mit Omikron infiziert ist, um 68% (95% UI: 42-82%) reduziert ist^[43].

Schwere der Infektion

Laut einer Studie des CDC^[44] ist die Inkubationszeit einer Infektion mit Omikron mit ungefähr 3 Tagen kürzer als die der früher zirkulierenden Varianten.

Die Beurteilung, ob eine Infektion mit Omikron schwerer verläuft als eine mit einer früheren Variante, wird dadurch erschwert, dass Omikron mehr Ansteckungen in Geimpften oder Genesen verursacht, die durch ihre Immunität, zumindest teilweise, gegen schwere Krankheitsverläufe geschützt sind. Die intrinsische von der beobachtbaren Virulenz statistisch zu trennen, stellt vor allem in Ländern eine besondere Herausforderung dar, in denen viele Menschen durch eine Infektion immunisiert wurden, wie zum Beispiel Südafrika. Immunität durch eine Infektion ist nämlich oft nicht erfasst.

Wenn man nicht für den Impfstatus korrigiert, kommt man zum Schluss, dass Infektionen mit Omikron seltener zu einer Hospitalisation führen. In einer Studie aus Südafrika^[45] ist die Odds Ratio (bereinigt bezüglich demographischer und klinischer Kofaktoren und dokumentierter Genesung, aber nicht Impfstatus) der Hospitalisation nach einer wahrscheinlichen Omikron-Infektion (basierend auf «S gene target failure» Daten; verglichen mit Delta-Infektionen) 0.2 (95% UI: 0.1-0.3). Eine neue, noch nicht begutachtete Studie mit einer grossen Stichprobe aus den USA^[46] schätzt, dass Omikron-Infektionen bezüglich vieler angewendeten Masse höchstens halb so schwer verlaufen wie Delta-Infektionen. Insbesondere ist die Hospitalisierungsrate in der Omikron-Kohorte 1,8%, während sie in der Delta-Kohorte 4,0% beträgt, und die Rate der IPS-Einweisungen 0.3% nach einer Infektion mit Omikron statt 0.8% mit Delta.

Nach einer Korrektur bezüglich des Impfstatus schätzt die oben erwähnte Versicherungs-Studie aus Südafrika^[47] die Hospitalisierungsrate nach Infektionen mit Omikron 29% niedriger als in der ersten Welle im Jahr 2020, bei Kindern aber 20% höher. Einer Studie der UKHSA zufolge ^[48] ist die Hazard Ratio eines Spitaleintritts nach einer Omikron-Infektion 0.33 (95% UI: 0.30 to 0.37), was einer 67% niedrigeren Hospitalisationsrate entspricht. Gemäss einer Studie^[49] des Imperial College (beruhend auf ähnlichen Datenquellen wie die UKHSA Studie^[50]) ist die Hazard Ratio 0.8 (95% UI 0.75-0.85). Diese Schätzungen sind nicht korrigiert für nicht-diagnostizierte Infektionen. Man erwartet, dass durch eine solche Korrektur die Unterschiede zwischen Delta und Omikron kleiner ausfallen werden.

Es ist wichtig zu betonen, dass die niedrigere Hospitalisationsrate von Omikron auf der Populationsebene schnell durch die stark erhöhte Ausbreitung aufgewogen werden könnte. Weitere, detailliertere Studien mit grösseren Stichproben zu der Schwere der Infektion mit Omikron werden in den nächsten Wochen erwartet.

Quellen:

[1] https://www.pnas.org/content/118/49/e2110117118

[2] https://www.mpg.de/17915640/corona-risiko-maske-schutz

[3] https://medcraveonline.com/JLPRR/effects-of-long-duration-wearing-of-n95-respirator-and-surgical-facemask-a-pilot-study.html

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

[5] https://www.covid19.admin.ch/en/overview

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

[7] 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.

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

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

[10] https://icumonitoring.ch

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

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

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

[14] https://nextstrain.org/

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

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

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

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

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