Wissenschaftliches Update, 07. Dezember 2021

Haupttext

Aktuell nehmen die gemeldeten SARS-CoV-2 Fälle in der Schweiz mit rund 16%, die Belegung der Intensivpflegestationen mit rund 20% und die Todesfälle mit rund 40% pro Woche zu. Die Abschätzung der täglichen Zahl an Hospitalisationen ist momentan unzuverlässig wegen Meldeverzögerungen, die tatsächliche Zunahme wird mit grosser Wahrscheinlichkeit unterschätzt. Die Positivitätsrate von aktuell 15,6% deutet auf eine hohe Dunkelziffer bei den Ansteckungen hin. Die Epidemie in der Schweiz wird seit Ende Juni 2021 von der Delta-Variante dominiert. Die Omikron-Variante, die von der WHO am 26.11.2021 als besorgniserregend eingestuft wurde, wurde in den letzten Wochen in der Schweiz mehrmals nachgewiesen.

Während in der Schweiz die Ansteckungen weiterhin zunehmen, geht in Deutschland und Österreich die Anzahl der gemeldeten Fälle zurück. Die epidemiologische Situation in der Schweiz hat sich von Mitte Oktober bis Mitte November ähnlich entwickelt wie die Situation in Österreich und Deutschland, mit einer zeitlichen Verzögerung von rund 3-5 Wochen gegenüber Österreich und – mit Blick auf die Fallzahlen – ohne zeitliche Verzögerung gegenüber Deutschland. Österreich und Deutschland haben starke Massnahmen zur Kontaktreduktion eingeführt, und die Zahl der gemeldeten neuen Fälle geht jetzt zurück (Abschnitt 1 unten). In der Schweiz nimmt die Zahl der gemeldeten Ansteckungen weiterhin zu. Die Auswirkungen der Massnahmen vom 6.12.2021 werden sich ab der Woche vom 13.12.2021 in den bestätigten Fällen manifestieren.

Diese epidemiologische Entwicklung birgt ein hohes Risiko, dass kritische Schwellenwerte für die Belastung der Intensivpflegestationen überschritten werden. Basierend auf der Entwicklung der Fallzahlen kann man die Zahl der COVID-19-Patient:innen, die Intensivpflege benötigen, für die kommenden Wochen projizieren. Eine Belegung der Intensivpflegestationen mit bis zu 200 COVID-19-Patient:innen kann normalerweise bewältigt werden^[1]. Diese Grenze wurde Ende November 2021 überschritten^[2]. Wenn die Zahl der Ansteckungen mit der aktuell beobachteten Rate weiter wächst, erwartet man, dass die COVID-19-Patient:innen, die Intensivpflege benötigen, noch im Dezember die kritische Zahl von 300 und dann 400 überschreiten und unvermindert weiter wachsen wird (Abbildung 2). Oberhalb von 300 COVID-19-Patient:innen auf den Intensivpflegestationen erwartet man eine schweizweite Verschiebung von Eingriffen und lokale, möglicherweise implizite, Triage^[3]. Oberhalb von 400 COVID-19-Patient:innen auf den Intensivpflegestationen ist die IPS-Kapazität schweizweit erschöpft und man erwartet grossräumige, möglicherweise implizite, Triage^[4].

Daten aus dem Herbst und Winter 2020/21 zeigen, dass die Qualität der medizinischen Behandlung in einer solchen Situation signifikant abnehmen kann, und dass das zu einer Erhöhung der Sterblichkeit führen kann. Im Herbst und Winter 2020/21 führte die starke Belastung der Spitäler und Intensivstationen dazu, dass etwa 19’000 Operationen verschoben wurden und so die medizinische Behandlung von nicht-COVID-19-Patient:innen beeinträchtigt wurde^[5]. Zeitgleich sank der Anteil der COVID-19-Patient:innen, die während einer Hospitalisation intensivmedizinisch behandelt wurden, um einen Faktor zwei^[6]. Das deutet darauf hin, dass eine implizite Triage beim Zugang zur Intensivbehandlung stattgefunden hat und dass die Qualität der Behandlung von Patient:innen mit COVID-19 deutlich verringert werden musste wegen der hohen Belastung der Spitäler. Studien aus der Schweiz zeigen, dass mit zunehmender Auslastung der Intensivpflegestationen auch die Sterblichkeit von hospitalisierten Patient:innen mit COVID-19 zunahm^[7], und dass deren Sterblichkeit in den Intermediate-Care Stationen und Intensivpflegestationen im Herbst und Winter 2020/21 höher lag als im Frühjahr 2020^[8]. Diese Analysen zeigen zusammen auf, dass eine Überlastung des Gesundheitssystems, wie sie im Herbst und Winter 2020/21 eintrat, direkte negative Konsequenzen für eine grosse Zahl von Patient:innen hat.

Wegen der immer noch hohen Anzahl von nicht-immunen Menschen in der Schweiz kann die aktuelle epidemische Welle die Spitalkapazität in der Schweiz bei weitem übertreffen. Aktuell sind in der Schweiz etwa 900’000 Menschen nicht geimpft oder genesen (basierend auf ^[9], aktualisiert). Zusätzlich ist auch in einem Teil der Geimpften der Schutz vor einer Hospitalisation leicht zurückgegangen, speziell in den älteren Altersklassen, die vor mehr als sechs Monaten geimpft wurden. Im ungünstigsten Fall, wenn die meisten dieser Menschen infiziert würden statt sich impfen zu lassen beziehungsweise eine dritte Impfdosis zu erhalten, dann würde man bis etwa 20’000-40’000 zusätzliche Hospitalisationen erwarten (basierend auf den Zahlen vom 23.11.2021;¹). Dies Zahl, liegt in einer ähnlichen Grössenordnung ist wie die totale Anzahl bislanger Hospitalisationen im ganzen Pandemieverlauf (die totale Anzahl bisheriger Hospitalisationen betrug rund 36’000^[10]; ähnliche Einschätzungen gibt auch eine Studie aus Deutschland, ^[11]). Knapp die Hälfte (16’000) der bisherigen Hospitalisationen haben sich innerhalb von drei Monaten ereignet, zwischen Mitte Oktober 2020 und Mitte Januar 2021^[12]. Wie oben erwähnt, kam es in dieser Zeit wegen der Belastung des Gesundheitssystems zu signifikanten Einbussen in der Behandlung. Wenn sich ein grosser Teil der maximal zu erwartenden 20’000-40’000 zusätzlichen Hospitalisationen innerhalb weniger Monate ereignen würde, könnte die Belastung des Gesundheitssystems etwa gleich gross oder noch grösser werden als der bisherige Höchstwert, und die negativen Auswirkungen auf die Behandlung dadurch gleich gross oder noch grösser als im Herbst und Winter 2021/22.

Um eine starke Überlastung der Intensivpflegestationen zu vermeiden, ist eine starke und schnelle Reduktion der Ansteckungen mit SARS-CoV-2 nötig. Wenn ab dem 6.12.2021 die Reproduktionszahl auf 0.8 gesenkt würde, wäre zu erwarten, dass die Belegung der Intensivstationen trotzdem noch für etwa zwei Wochen zunehmen wird und die kritische Grenze von 300 und möglicherweise auch von 400 COVID-19-Patient:innen, die Intensivpflege benötigen, überschritten werden könnte. Ein Re von 0.8 entspricht der momentanen Situation in Österreich mit sehr strengen Eindämmungsmassnahmen (Abb. 2). Wenn eine Reduktion der Ansteckungen erst später gelingt oder weniger stark ausfällt, erwartet man eine höhere und längere Überschreitung von kritischen Grenzen im Schweizerischen Gesundheitssystem. Eine stärkere Reduktion von Re hat entsprechend einen stärker bremsenden Effekt auf die erwartete Anzahl COVID-19-Patient:innen, die Intensivpflege benötigen. Wenn Re zum Beispiel am 11.12.2021 auf 0.7 gesenkt wird, besteht zwar nach wie vor ein Risiko, dass die kritische Grenze von 400 COVID-19-Patient:innen, die Intensivpflege benötigen, überschritten wird, aber die erwartete Spitzenbelastung wäre weniger hoch und von kürzerer Dauer als bei einer schwächeren Reduktion der Ansteckungen. Vergleichen mit der aktuellsten Schätzung von Re von 1,19 (95% UI: 1,04-1,33), die das Infektionsgeschehen am 26.11.2021 wiedergibt, entspricht eine Reduktion auf ein Re von 0.8, dass im Vergleich zur Situation Ende November rund ein Drittel der infektiösen Kontakte vermieden werden müssten.

Eine Reduktion der Hospitalisationen bedingt eine Senkung der Kontakte, vor allem der Kontakte mit hohem Übertragungsrisiko und der Kontakte zwischen Menschen, die nicht geschützt sind gegen eine schwere Erkrankung. Die wirksamen Werkzeuge zur Reduktion von Ansteckungen wurden schon wiederholt diskutiert (z.B. Abschnitt 3.1 ^[13]). Wirksam sind besonders eine Reduktion der Kontakte in Innenräumen und der Kontakte von Menschen, die nicht durch eine Impfung oder Genesung einen hohen Immunschutz haben vor schwerer Erkrankung. Eine Kombination von Masken, Abstand, gute Lüftung, Zertifikate und regelmässigen Tests hilft zusätzlich Ansteckungen zu vermeiden. Bei der hohen aktuellen Inzidenz ist das Risiko gross, dass 3G-Veranstaltungen zu Ansteckungen führen. Weil bei 3G-Veranstaltungen ein Teil der Teilnehmenden keine Immunität aufweist, besteht das Risiko von Ansteckungen und von Ansteckungen die zu schweren Krankheitsverläufen führen. Dieses Risiko kann verringert werden durch durchgehende Maskenpflicht und weitere Schutzkonzepte trotz 3G oder durch Veranstaltungen nur mit Geimpften und Genesenen (2G). Aufgrund der abnehmenden Impfwirksamkeit und der aktuell sehr hohen Viruszirkulation kommen Ansteckungen auch unter Geimpften und Genesenen vor (Abschnitt 1 unten). Bei grösseren 2G-Veranstaltungen in Innenräumen mit Risikoaktivitäten ohne Maskentragmöglichkeit könnte mit einer generellen Testpflicht für alle, die noch keine dritte Impfdosis erhalten haben, das Risiko von Übertragungen nochmals verringert werden.

Eine deutliche und schnelle Reduktion der Fallzahlen bedingt auch Massnahmen, um Übertragungen bei Kindern und Jugendlichen zu verringern. Die Inzidenz von Neuansteckungen mit Delta ist in den Altersgruppen am höchsten, welche bisher noch keinen Zugang zu Impfung hatten (unter 12 Jahren) respektive bei jenen, welche bisher die niedrigste Durchimpfung aller Altersgruppen mit Impfzugang aufweisen (12-19-jährige; ^[14]). Diese jungen Menschen haben in der Schule und bei Freizeitaktivitäten sehr hohe Kontaktzahlen untereinander, aber daneben auch sehr enge Kontakte generationenübergreifend mit Eltern und zum Teil mit Grosseltern. Die vergangenen Monate haben gezeigt, dass es in der Schweiz mit den bisherigen Massnahmen nicht gelungen ist, die Inzidenz in diesen Altersgruppen zu kontrollieren^[14]. Bei Delta kommt es nun vermehrt zu Übertragungsketten ausgehend von Kindern^[14]. Während die Kinder nur sehr selten schwer erkranken, ist das bei den angesteckten Erwachsenen nur dann der Fall, wenn sie geimpft sind und die letzte Impfung noch nicht mehr als sechs Monate zurückliegt. Eine Überprüfung der Schutzkonzepte in Schulen, Betreuungseinrichtungen und organisierten Freizeitaktivitäten erlaubt es, diese an die erhöhte Übertragbarkeit von Delta anzupassen. Grösserer Abstand, erweiterte Maskenpflicht, regelmässiges Lüften mit Hilfe von CO₂-Sensoren und flächendeckendes repetitives Testen mit erhöhter Frequenz (mind. 2-mal pro Woche) und schnellem Rücklauf sind die am wenigsten einschränkenden Massnahmen, um dieses Ziel zu erreichen. Die baldigen Schulferien bieten eine Gelegenheit zur Überarbeitung der Schutzkonzepte. In den Weihnachtsferien ist das Risiko von Ansteckungen in der erweiterten Familie erhöht wegen engen, generationenübergreifenden Kontakten. Ein vorgängiges Auffrischen des Impfschutzes von Eltern und Grosseltern senkt das Risiko von Ansteckungen und Erkrankungen.

Zusätzlich zu einer Reduktion der Kontakte hilft auch eine schnelle und breite Durchimpfung, die Gesundheit der Menschen und das Gesundheitssystem zu schützen. Wenn die allermeisten doppelt Geimpften eine dritte Impfdosis erhalten, bevor sie infiziert werden, könnten damit in der Schweiz rund 10’000-20’000 Hospitalisierungen bei Menschen über 70 Jahre verhindert werden (basierend auf Zahlen vom 23.11.2021;^[1]). Die Dringlichkeit dieser dritten Impfungen ist ersichtlich aus Abb. 2 in^[1]: der Anteil doppelt geimpfter Personen mit Spitalbehandlung hat die letzten Wochen zugenommen ohne dass die Durchimpfung wesentlich zugenommen hat. Alle noch nicht geimpften Menschen doppelt zu impfen bevor sie infiziert werden reduziert die Krankheitslast ebenfalls um 10’000-20’000 Hospitalisierungen (basierend auf Zahlen vom 23.11.2021;^[1]). Wenn nur ein Teil der 3. beziehungsweise 1. und 2. Impfungen verabreicht werden können, fällt die erwartete Reduktion der Hospitalisationen entsprechend geringer aus. Damit Drittimpfungen einen relevanten bremsenden Effekt auf die aktuelle epidemische Welle haben, müsste pro Tag rund 1% der Menschen in der Schweiz eine erhalten^[1],^[15].

Eine starke und schnelle Reduktion der Ansteckungen – und damit eine Verlangsamung der epidemischen Welle in der Schweiz – ist aus einer Reihe von Gründen wichtig. Erstens ist das eine Voraussetzung, um eine hohe und längere Überlastung des Schweizer Gesundheitssystems zu vermeiden. Zweitens würde das den Menschen in der Schweiz erlauben, sich mit einer dritten Dosis zu impfen bevor sie infiziert werden, und damit wesentlich besser geschützt zu sein gegen Krankheit und Hospitalisation. Das bedeutet drittens für die Schweiz dass die Zahl der zu erwartenden Erkrankungen und Hospitalisationen nicht auf einen späteren Zeitpunkt verschoben, sondern nachhaltig reduziert werden. Viertens erhöht das die Chance auf einen geregelter Schulbetrieb und gibt den Kindern, die das wollen, die Chance sich impfen lassen bevor sie infiziert werden. Und schliesslich würde eine Reduktion der Ansteckungen die Schweiz in eine bessere Situation bringen, auf die sich rasch entwickelnde Situation mit Omikron reagieren zu können, zum Beispiel indem Spitalkapazität, Testkapazität und Kapazitäten in der Kontaktverfolgung frei werden.

Detaillierte Darlegungen

1. Epidemiologische Situation

Die SARS-CoV-2-Epidemie wird zurzeit fast ausschliesslich durch die Delta-Variante verursacht, die im Sommer die zuvor zirkulierenden Varianten abgelöst hat. Seit Mitte Oktober 2021 steigen die Fallzahlen signifikant. Seit vorletzter Woche steigt auch die Belegung der Intensivstationen mit COVID-19 Patienten signifikant an, mittlerweile mit einer Rate von 22% (95% UI: 5-29%) pro Woche. In der vorletzten Woche wurde auch schon die erste kritische Schwelle von 200 Intensivbettenbelegungen überschritten, über der mit regelmässigen regionalen und überregionalen Transfers von Patient:innen zu rechnen ist und weniger dringlichen Eingriffe verschoben werden^[1]. Seit letzter Woche steigen auch die Todesfälle signifikant an, mit einer momentanen Rate von 42% pro Woche (95% UI: 12-82%). Die beobachtbare weitere rasche Zunahme der Fälle, und damit der Hospitalisationen und Intensivbettenbelegungen, wird für das stark belastete Gesundheitswesen sehr schwierig zu bewältigen sein.

Von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) wurde die neue Variante Omikron am 26.11.2021 als besorgniserregend deklariert. Auch in der Schweiz wurde diese Variante schon mehrmals nachgewiesen.

1.1. Dynamik

Seit Ende Oktober 2021 ist die Schätzung des R-Wertes wieder signifikant über 1. Der 7-Tageschnitt der schweizweiten Reproduktionszahl ist bei 1,19 (95% Unsicherheitsintervall, UI: 1,04-1,33); dies reflektiert das Infektionsgeschehen vom 20.11. – 26.11.2021^[16].

Tagesbasierte Schätzungen der effektiven Reproduktionszahl R_e für die Schweiz betragen:

1,19 (95% UI: 1,05-1,32) aufgrund der bestätigten Fälle, per 26.11.2021.
1,05 (95% UI: 0,92-1,19) aufgrund der Hospitalisationen, per 20.11.2021. Zum Vergleich aufgrund der bestätigten Fälle wird R_e für den selben Tag auf 1,18 (95% UI: 1,06-1,3) geschätzt.
1,27 (95% UI: 1-1,58) aufgrund der Todesfälle, per 14.11.2021. Zum Vergleich aufgrund der Hospitalisationen wird R_e für den selben Tag auf 1,07 (95% UI: 0,94-1,2) geschätzt. Aufgrund der bestätigten Fälle wird R_e für den selben Tag auf 1,31 (95% UI: 1,17-1,45) geschätzt.

Wegen Meldeverzögerungen und Fluktuationen in den Daten könnten die Schätzwerte nachkorrigiert 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^[17]. Die bestätigten Fälle stiegen um 16% (UI: 29% bis 5%) pro Woche, die Hospitalisationen um 8% (UI: 20% bis -2% – aber wie unten beschrieben sind diese Daten unzuverlässig) und die Todesfälle um 42% (UI: 82% bis 12%). 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^[18]. Die Zahl der Fälle ist in allen Altersgruppen signifikant steigend ausser in den 60-69 Jährigen, 70-79 Jährigen und über 80 Jährigen. In der Altersgruppe der 0-9 Jährigen ist dieser Anstieg mit 22% (95% UI: 11-34%) pro Woche am höchsten.

Die Zahl der gemeldeten Hospitalisationen ist momentan wegen Meldeverzögerungen sehr unzuverlässig. Im Gegensatz zu vorletzter Woche, stiegen die gemeldeten Hospitalisierungen nur in der Altersgruppe der 50-59 Jährigen signifikant an mit einer Rate von 37% (95% UI: 3-83%) pro Woche über die letzten 14 erfassten Tage. Diese Daten sind aber durch Meldeverzögerungen verzerrt. So sind zum Beispiel für Genf Null Hospitalisationen vermerkt für die Periode vom 22.11.2021 bis 05.12.2021^[19]. Direkte Zahlen aus dem Genfer Universitätsspital zeigen aber, dass in diesem Zeitraum in diesem Spital die Zahl der Patient:innen mit COVID-19 stetig zunahm^[20].

1.2. Absolute Zahlen

Die kumulierte Anzahl der bestätigten Fälle über die letzten 14 Tage liegt bei 1282 pro 100’000 Einwohner:innen. Die Positivität liegt bei 15,6% (Stand 03.12.2021, das ist der letzte Tag für welchen nur noch wenige Nachmeldungen erwartet werden).

Die Zahl der täglich neu hospitalisierten Menschen ist im 7-Tage Mittel bei rund 80. Wie oben vermerkt, ist diese Zahl durch Meldeverzögerungen verfälscht und muss wahrscheinlich nach oben korrigiert werden. Hospitalisiert werden momentan überwiegend Menschen, die sich in der Schweiz angesteckt hatten^[21].

Die Anzahl der COVID-19-Patient:innen auf Intensivstationen lag über die letzten 14 Tage im Bereich von 171-260^[22] Personen (die Änderung war 22% (UI: 29% bis 15%) pro Woche).

Die Zahl der täglichen laborbestätigten Todesfälle lag über die letzten 14 Tage zwischen 6 und 22^[23].

1.3. Neue Varianten

Seit Kalenderwoche 26 2021 ist Delta die dominante Variante in der Schweiz. Diese ursprünglich in Indien beschriebene Variante hat seit der Kalenderwoche 38 eine Häufigkeit von 100% unter den sequenzierten Fällen^[24]. Aus dem Anstieg der Häufigkeit von Delta in der Schweiz kann man einen Transmissionsvorteil gegenüber Alpha von 58% (95% UI: 56-60%) berechnen, konsistent mit Schätzungen des Übertragungsvorteils von 56% (95% UI: 34%-81%) aus England^[25]. Wegen dieses Übertragungsvorteils dominiert Delta jetzt die Pandemie in vielen Teilen der Welt.

Delta verursacht schwerere Verläufe als die zuvor in der Schweiz dominierenden Stämme. In einer grossen Studie in England hatten Patient:innen mit Delta im Vergleich zu Patient:innen mit Alpha ein mehr als doppelt so hohes Hospitalisierungsrisiko^[26]. Ein ähnlicher Anstieg des Risikos wurde in Schottland^[27] und in Kanada^[28] beobachtet.

1.4. 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. Am 26. November 2021 stufte die Weltgesundheitsorganisation diese Variante als besorgniserregend ein und bezeichnete sie mit dem Namen „Omikron“ ^[29]. Mittlerweile wurde die Variante in verschiedenen europäischen Ländern, Australien, Kanada, den USA und Hongkong festgestellt ^[30]^[31], meist verknüpft mit Einreise von Ländern aus dem Süden Afrikas. In der Schweiz wurde die Variante mehrmals nachgewiesen^[32] (in Basel, Zurich, Bern und Genf). Zuerst wurde die Variante in Reiserückkehrern gefunden. Inzwischen wurde die Variante in der Routine-Sequenzierung von zufälligen Proben festgestellt (3 Omikron Fälle in knapp 600 Proben; Probenentnahme 22-24.11.2021).

Omikron ist genetisch am engsten verwandt mit den Varianten, die im ersten Halbjahr 2020 zirkulierten, und ist nicht direkt aus einer anderen besorgniserregenden Variante entstanden^[33]. Omikron unterscheidet sich durch rund 30 Mutationen im Stachelprotein von den ursprünglich zirkulierenden Varianten^[32]. Diese Mutationen haben wichtige Teile des Stachelproteins deutlich verändert. Das könnte bedeuten, dass Antikörper diese Variante schlechter neutralisieren könnten (was zu niedrigerem Schutz durch die Impfung oder die Immunität nach der Infektion führen würde) und das Virus wirksamer an menschliche Zellen bindet (was zu einer höheren Übertragungsrate führen könnte).

In Südafrika hat sich Omikron seit Anfang November in verschiedenen Regionen schnell ausgebreitet^[34]. In diesen Regionen hat vormals Delta dominiert und Delta hat sich im Gegensatz zu Omikron nicht vermehrt ausgebreitet. Basierend auf diesen epidemiologischen Beobachtungen und den oben beschriebenen Veränderungen im Stachelprotein besteht die Sorge, dass Omikron gegenüber Delta einen Übertragungsvorteil hat und dass die Impfung oder die Immunität nach der Infektion schlechter gegen Omikron schützt (Immunflucht). Konkrete quantitative Informationen zur Übertragungsrate von Omikron, dem Ausmass der Immunflucht, oder der Schwere von Erkrankungen liegen aber noch nicht vor. Insbesondere ist unklar ob eine partielle Immunflucht den Schutz vor Infektion oder auch den Schutz vor schweren Verläufen in Geimpften und Genesenen verschlechtert.

Um die Auswirkungen dieser Veränderungen im Stachelprotein von Omikron beurteilen zu können, benötigt man Laboruntersuchungen, klinische Studien und epidemiologische Analysen. Weltweit arbeiten Labore an der Frage, ob eine – zumindest partielle – Immunflucht vor Antikörper besteht. Dies wird aufgrund der Sequenz erwartet, kann aber noch nicht quantifiziert werden. Zudem wird die epidemiologische Lage von den Experten vor Ort in Südafrika genau verfolgt und es werden erste Informationen bezüglich Durchbruchsinfektionen analysiert^[35].

Impfschutz durch zwei Impfdosen über die Zeit

Die Impfung hat mehrere Wirkungen: sie schützt vor der Infektion, davor, dass man die Infektion weitergibt (Transmission), und vor schweren Verläufen und dem Tod. Es ist wichtig diese verschiedenen Wirkungen auseinander zu halten, weil sie verschieden schnell über die Zeit und Altersgruppen abnehmen. Man kann also sowohl die Verbreitung als auch die Krankheitslast durch Impfstoffe verringern. Welches dieser beiden Ziele man in den Vordergrund stellt, entscheidet über die Impfstrategie, also welche Altersgruppen man wann impft, und ob und wann man eine dritte Dosis einsetzt.

Im Folgenden stellen wir kurz dar, was man über diese Impfwirkungen und ihre zeitliche Abnahme weiss:

Schutz durch zwei Impfdosen vor Infektion (symptomatisch und asymptomatisch)

Die Wirksamkeit der Impfung auf Infektionen, einschliesslich asymptomatischer Infektionen, ist schwierig abzuschätzen, weil gerade asymptomatische Infektionen schwer zu erfassen sind. Es gibt übereinstimmende Hinweise auf eine geringere Wirksamkeit von mRNA-Impfstoffen gegen SARS-CoV-2-Delta-Infektionen, einschliesslich asymptomatischer Infektionen. Die Wirksamkeit gegen Infektion des Impfstoffs von BioNTech/Pfizer ist laut Daten aus Israel bei 39% (95% UI: 9-59%)^[36]; und laut Daten aus Schottland bei 79% (95% UI: 75-82%)^[37]. In einem Bericht der REACT-Studie wird die Impfwirksamkeit gegen Infektionen von 49% (95% UI: 22-67%) errechnet^[38] (hierbei wurde nicht zwischen den in England verwendeten Impfstoffen unterschieden).

Schutz durch zwei Impfdosen vor symptomatische Infektion

Der Impfschutz gegen symptomatische Infektionen mit Delta ist, verglichen mit den 2020 vorherrschenden Virusvarianten und Alpha, reduziert. In den Zulassungsstudien wurde die die Wirksamkeit gegen die 2020 vorherrschenden Virusvarianten für BioNTech/Pfizer auf 95% (95% UI: 90-98%) geschätzt^[39] und für Moderna auf 94% (95% UI, 89-97%)^[40]. Gemäss einem Bericht von Public Health England^[41] ist die Wirksamkeit von 89% (95% UI: 87-90%) gegen Alpha auf 79% (95% UI: 78-80%) gegen Delta gesunken (siehe auch^[42]^[43]; BioNTech/Pfizer). Aus kanadischen Daten ergibt sich eine Wirksamkeit gegen symptomatische Infektionen mit Delta von 85% (95% UI: 78-89%)^[44] (BioNTech/Pfizer und Moderna). Eine Studie aus Kalifornien^[45], schätzt die Wirksamkeit des Impfstoffs von Moderna gegen Infektionen mit Delta auf 87% (95% UI: 84-89%), gegen Infektion mit Alpha auf 98% (95% UI: 97-99%). Gemäss dieser Studie fiel die Wirksamkeit gegen Delta nach fünf Monaten auf 80% (95% UI: 70-87%). Studien aus Israel schätzen eine Wirksamkeit für BioNTech/Pfizer von nur 40% (95% UI: 9-61%) sechs Monate nach der zweiten Impfdosis^[46] und eine mehr als doppelt so hohe Wahrscheinlichkeit von Durchbruchsinfektionen nach drei Monaten^[47]. Eine neue Studie aus Schweden^[48] schätzt für den Impfstoff von BioNTech/Pfizer einen Abfall des Schutzes gegen symptomatische Infektion von 92% (95% UI: 92-93%) zwei bis vier Wochen nach der Impfung auf 0% nach 210 Tagen. Für den Impfstoff von Moderna reduzierte sich der Schutz von 96% (95% UI:94-97%) zwei bis vier Wochen nach der Impfungauf 59% (95% UI: 18-79%) nach 180 Tagen. Die Schätzungen in dieser Studie beziehen sich vor allem auf die Delta-Variante. Zusammenfassend bedeutet dies: 6 Monate nach doppelter Impfung mit einem mRNA-Impfstoffe ist das Risiko, sich mit der Delta-Variante zu infizieren, schätzungsweise halbiert im Vergleich zu nicht geimpten Menschen.

Schutz durch zwei Impfdosen vor schwerer Erkrankung / Hospitalisierung

Der Impfschutz gegen schwere Erkrankung ist auch für die Delta-Variante anfänglich hoch. Die Wirksamkeit liegt bei ungefähr 96% (95% UI: 91-98%) basierend auf Daten aus Grossbritannien^[49]^[50], und 88% (95% UI: 78,9-93,2%) basierend auf Daten aus Israel^[51]. Diese Schätzungen beziehen sich auf den Schutz, den Geimpfte gegenüber Ungeimpften haben, und sind nicht für die verschiedenen Impfstoffe, die in diesen Ländern verwendet werden, aufgelöst. Gemäss einem Preprint^[52] basierend auf Daten aus Kalifornien schützt der Impfstoff von Moderna zu 98% (95% UI: 93-99%) vor einer Hospitalisation nach einer Infektion mit der Delta-Variante. Gemäss einer Studie aus Israel^[53], den Analysen von Public Health England^[54]und einer Studie aus Schweden^[55] scheint der Schutz vor schweren Erkrankungen über die Zeit abzufallen.

In den Schweizer Daten sahen wir einen Impfschutz gegen Hospitalisierung von rund 90% oder höher in allen Altersklassen in den Monaten Juli, August und September 2021^[56]. Seit Oktober sehen wir in der Schweiz nun jedoch eine Abnahme der Wirksamkeit in den über 80-Jährigen von 89-94% im September auf 73-87%^[57]. Diese Abnahme der Impfwirksamkeit ist konsistent mit Daten aus anderen Ländern.

Dies bedeutet, dass junge doppelt geimpfte Menschen nach wie vor rund 20-mal besser vor einer Hospitalisierung geschützt sind als nicht geimpfte Menschen (entspricht Schutz 95%). Bei älteren doppelt geimpften Menschen hat der Schutz abgenommen, sind noch rund 5-mal besser geschützt (entspricht Schutz 80%).

Schutz durch zwei Impfdosen vor Transmission

Die Impfung verhindert die Weiterverbreitung von SARS-CoV-2 durch mindestens zwei Mechanismen: erstens durch die Verringerung der symptomatischen und asymptomatischen Infektionen und damit der Zahl der infizierten Personen (siehe oben); und zweitens durch die Verringerung der Weiterverbreitung durch diejenigen, die sich trotz Impfung infizieren. Tatsächlich überträgt eine geimpfte Person das Virus selbst bei einer Infektion seltener als eine nicht geimpfte Person. Ein Preprint^[58] beschreibt eine Studie, in der geschätzt wurde, dass das Übertragungsrisiko bei einer Durchbruchsinfektion mit der Delta-Variante nach zwei Injektionen des mRNA-Impfstoffs von BioNTech/Pfizer um etwa 66% geringer ist als bei Ungeimpften (das bedeutet, dass ungeimpfte Infizierte 3-mal soviel übertragen wie geimpfte Infizierte). Die genauen Gründe für diesen Schutz sind nicht bekannt; er könnte zum Beispiel durch eine kürzere infektiöse Phase^[59] oder durch eine geringere Menge infektiöser Partikel des abgegebenen Virus bei geimpften Personen^[60] erklärt werden. Der Schutz nimmt in den ersten 3.5 Monaten nach zwei Impfdosen auf rund 20% ab.

Wirkung der dritten Impfdosis

Schutz der dritten Impfdosis vor Infektion

Eine Reihe von Studien zeigen, dass eine dritte Impfdosis den Schutz vor Infektion verbessert. Studien aus Israel beobachten, dass der Schutz vor der Infektion sich durch eine dritte Impfdosis von rund 50% auf mindestens 95% in allen Altersgruppen ^[61] und auch in über 60-Jährigen ^[62] erhöht. Gemäss einem neuen Preprint aus England erhöht eine dritte Dosis des Impfstoffs von BioNTech/Pfizer den Schutz vor symptomatischen Infektion in über 50-Jährigen auf 94% (95% UI:93-95%)^[63] Die Verbesserung ist konsistent mit zwei Preprints^[64], ^[65], die beschreiben, dass eine dritte Impfdosis das Level neutralisierender Antikörper um das 10-fache erhöht (verglichen mit dem Level unmittelbar vor der dritten Impfdosis). Gleichzeitig ist im Falle einer Infektion die Viruslast reduziert^[66] und dadurch wahrscheinlich auch die Weitergabe der Infektion nach einer dritten Impfdosis.

Zusammengefasst steigt der Schutz gegen Infektion von rund 2-fach auf 20-fach durch eine dritte Impfung, im Vergleich zu Ungeimpften in allen Altersgruppen.

Schutz vor Hospitalisierung

Der Schutz vor der Hospitalisierung durch eine dritte Impfdosis wurde für Personen über 40 Jahre auf 93% geschätzt verglichen mit einer Kontrollgruppe die vor länger als 5 Monaten ihre zweite Impfdosis erhalten hatten ^[67] und in über 60-Jährigen auf 95% ^[68]. Insbesondere wird der Schutz in den über 80 Jährigen von 80% auf 95% erhöht^[69]. Für die Schweiz bedeutet dies, dass eine dritte Impfdosis in dieser Alterskategorie ganz grob bis zu 10’000 Hospitalisierungen verhindern kann (Berechnungen der Task Force vom 21.9.2021: Anhang A in ^[70]).

Ziele einer Impfkampagne

Das primäre Ziel der Schweizer Impfkampagne war, einen raschen Schutz für die Menschen gegen schwere Verläufe zu erzielen. Daher wurden zwei Impfdosen mit sehr kurzem Abstand (meist 3-4 Wochen) verabreicht. Bei anderen nicht-replikationsfähigen Impfstoffen gilt die Grundimmunisierung erst mit einer dritten Dosis nach 6-12 Monaten als abgeschlossen (z.B. Hepatitis A und B, FSME, Haemophilus influenzae type B, Poliovirus, Diphterie, Tetanus oder Pertussis). Eine dritte Impfdosis ist deshalb nicht aussergewöhnlich und könnte zu einem dauerhafteren Schutz in allen Altergruppen führen, sodass möglicherweise in der breiten Bevölkerung jährliche Auffrischungs-Impfungen nicht notwendig wären. Langfristig könnten, nach einem Impfschema mit drei Dosen, milde natürliche Infektionen möglicherweise einen breiten Schutz auch gegen neue Varianten erzeugen und den Übergang zur Endemizität von SARS-CoV-2 erleichtern.

Wenn das Hauptziel der Impfkampagne die Reduzierung des individuellen Risikos einer Hospitalisierung ist, sind dritte Impfdosen in der älteren Bevölkerung momentan basierend auf den internationalen Daten wie auch den Schweizer Daten angezeigt (siehe auch Berechnungen der Task Force vom 21.9.2021: Anhang A in ^[71]).

Wenn die Reduzierung von Infektionen angestrebt wird, ist, basierend auf den Daten eine dritte Impfung (6 Monate nach der zweiten Impfdosis) in allen Altersklassen angezeigt (siehe auch Conclusions in Policy Brief vom 25.6.2021 ^[72]). Diese dritten Impfdosen wären ein effektives Werkzeug, die Zahl der Infektionen diesen Winter zu reduzieren. (Der Schutz vor Infektion steigt nach dritter Dosis von 2-fach auf 20-fach gegenüber Ungeimpften, siehe oben). In einem Positionspapier^[73] vertreten deutsche Wissenschaftler – unterstützt von Simulationen – die Ansicht, dass eine Booster-Kampagne bei einer Impfgeschwindigkeit von 7% pro Woche bereits nach einem Monat erste Wirkung auf die Ausbreitung der Infektionen zeigen könnte. Diese Reduktion an Infektionen erlaubt die Viruszirkulation und damit den Druck auf das Gesundheitssystem zu reduzieren. Gleichzeitig können Menschen, welche sich nicht selbst durch Impfung schützen können (zum Beispiel Kinder unter 12 Jahren), durch die dritte Impfung von Eltern oder Bezugspersonen geschützt werden – diese Bezugspersonen haben nach dritter Impfung einen 20-fachen Schutz vor Infektion und verringern daher das Risiko, Überträger zu sein. Die Vermeidung von Infektionen kann weiter die Prävalenz von gesundheitlichen Spät- oder Langzeitfolgen von COVID-19 (Long-Covid) verringern.

Abbildung 1: Oben: Entwicklung der Fallzahlen (links), der Anzahl hospitalisierter COVID-19-Patient:innen (Mitte; Aufgrund von verzögerten Meldungen könnten die Daten für die Schweiz noch nach oben korrigiert werden) und der Anzahl COVID-19-Patient:innen in Intensivpflege (rechts) in der Schweiz, Österreich und Deutschland in einer Darstellung mit einer logarithmischen vertikalen Skala. In dieser Darstellung folgen die logarithmierten Fallzahlen und Hospitalisationen von Mitte Oktober bis Mitte November für Österreich, Deutschland und die Schweiz weitgehend geraden und parallelen Linien. Das bedeutet, dass in allen drei Ländern die Zahl der neuen bestätigten Fälle pro Tag und der Hospitalisationen pro Tag ähnlich schnelles exponentielles Wachstum zeigte. Seit Mitte November ist die Zahl bestätigter Fälle in Österreich und Deutschland rückläufig. Unten: Mass für die Strenge von Eindämmungsmassnahmen in den drei Ländern (links), der Anzahl Tests pro Tausend Einwohner:innen (7-Tages-Durchschnitt) und der Zahl der täglichen Impfungen (inklusive 3. Dosis) pro Million Einwohner:innen. Daten zur Strenge der Eindämmungsmassnahmen in der Schweiz von ^[74]. Übrige Daten von Our World in Data^[75]; Hospitalisationsdaten für Deutschland sind in dieser Datenquelle nicht verfügbar.

3. Szenarien Belegung der Intensivstationen

Basierend auf den gemeldeten Fallzahlen kann die Belegung der Intensivpflegestationen für wenige Wochen in die Zukunft projiziert werden. Diese Projektionen basieren auf den gemeldeten Fallzahlen, der Wahrscheinlichkeit einer Hospitalisierung, der Wahrscheinlichkeit, von der Normalstation auf die Intensivstation verlegt zu werden und der Aufenthaltsdauer in der Intensivstation.

Diese Projektionen machen eine Reihe von vereinfachenden Annahmen. Die Projektionen beruhen nicht auf einem Modell, dass die Zahl der infektiösen Kontakte basierend auf den Eindämmungsmassnahmen abschätzt. Stattdessen gehen die Projektionen von einfachen Szenarien für die Rate der Ansteckungen aus. In einem ersten Szenario wird angenommen, dass die Ansteckungen mit einer konstanten Rate weiter zunehmen; das ist gleichbedeutend mit einer Situation, in der die Reproduktionszahl Re konstant auf dem aktuellen Wert von 1,19 (95% UI: 1,04-1,33) bleibt. In weiteren Szenarien untersuchen wir, wie sich die Belegung der Intensivpflegestationen ändert, wenn die Reproduktionszahl Re an einem bestimmten Datum in einem Schritt auf einen tieferen Wert abgesenkt wird und dann dort bleibt. Diese Szenarien stellen also Situationen dar, in denen die Zahl der Kontakte in einem Schritt auf einen tieferen Wert abgesenkt wird, durch Massnahmen oder durch Verhaltensänderungen.

Die Projektionen basieren auf der Annahme, die Wahrscheinlichkeiten einer Hospitalisation oder Verlegung in die Intensivstation konstant bleiben. Konkret nehmen sie an, dass die Wahrscheinlichkeit einer Hospitalisierung eines gemeldeten Falles konstant auf dem in Kalenderwoche 47 beobachteten Wert bleibt und die Wahrscheinlichkeit, nach einer Hospitalisation von der Normalstation auf die Intensivstation verlegt zu werden, gleich ist wie wir zwischen Juli und August 2021 beobachteten und über die nächsten Wochen konstant bleibt. Basierend auf Daten aus dem Herbst und Winter 2021/22 wissen wir, dass mit zunehmender Belegung der Intensivstationen weniger Menschen von der Normalstation auf die Intensivpflegestationen übergeführt wurden^[76]. Unsere Projektion berücksichtigt solche Effekte (die auf implizite Triage hindeuten können) nicht. Deshalb schätzen wir nicht die tatsächliche Belegung der Intensivpflegestationen ab, sondern die Anzahl der Patient:innen, die Intensivpflege benötigen würden. Ob diese Menschen dann auch intensivmedizinisch behandelt werden können, kann von der Belegung der Intensivpflegestationen abhängen. Die den Projektionen zugrunde liegenden Wahrscheinlichkeiten (einer Hospitalisation eines gemeldeten Falles oder die einer Verlegung auf die Intensivstation gegeben eine Hospitalisation) können sich auch ändern, wenn sich die Altersverteilungen der infizierten Menschen ändern. Da unsere Projektionen nur wenige Wochen in die Zukunft reichen, berücksichtigen wir diese Effekte nicht, sondern nehmen an, dass die Ansteckungen in jeder Altersklasse mit dem jetzigen R-Wert zunehmen.

Die Projektionen zeigen ein hohes Risiko, dass kritische Schwellenwerte für die Belastung der Intensivpflegestationen überschritten werden. Aktuell beträgt der 7-Tagesschnitt der Reproduktionszahl 1,19 (95% Unsicherheitsintervall, UI: 1,04-1,33). Wenn sich die Reproduktionszahl in den kommenden Wochen nicht ändern würde, legt die Mehrheit der Projektionen nahe, dass die COVID-19-Patient:innen, die Intensivpflege benötigen, noch im Dezember die kritische Zahl von 300 und dann 400 überschreiten und unvermindert weiter wachsen würde (Abbildung 2A). Oberhalb dieser Grenze ist die IPS-Kapazität schweizweit erschöpft und man erwartet grossräumige, möglicherweise implizite, Triage^[77].

Abbildung 2: Projektion der Anzahl der Patient:innen, die Intensivpflege benötigen, in verschiedenen Szenarien für die Entwicklung der effektiven Reproduktionszahl Re. Rot ist die wahre Belegung bis am 6.12.21 und orange die von uns abgeschätzte Belegung für die verschiedenen Szenarien (die gestrichelte Linie ist der Mittelwert über 300 Projektionen pro Szenario und die orange Fläche das 95% Unsicherheitsintervall). Oben links (A) Szenario mit fortschreitender Zunahme der Ansteckungen und gleichbleibendem Re. Oben Mitte (B) Szenario mit einer Reduktion von Re am 6.12.21 auf einen Wert von 0.8. Unten links (C) Szenario mit einer Reduktion von Re am 6.12.21 auf einen Wert von 0.9. Unten Mitte (D) Szenario mit einer Reduktion von Re am 13.12.21 auf einen Wert von 0.8. Unten rechts (E) Szenario mit einer Reduktion von Re am 13.12.21 auf einen Wert von 0.7

Eine Reduktion der Ansteckungen reduziert in diesen Projektionen das Ausmass und die Dauer der Überschreitung von kritischen Schwellenwerten. Als erstes Szenario haben wir eine Situation untersucht, in der der Reproduktionswert am 6. 12. 2021 auf einen Wert von 0.8 absinkt und dann dort bleibt (Abb. 2B). Vergleichen mit der aktuellsten Schätzung von Re von 1,19 (95% UI: 1,04-1,33), die das Infektionsgeschehen am 26.11.2021 wiedergibt, entspricht eine Reduktion auf ein Re von 0.8, dass im Vergleich zur Situation Ende November rund ein Drittel der infektiösen Kontakte vermieden werden müssten. Ein Re von 0.8 entspricht etwa der aktuellen Situation in Österreich mit sehr starken Eindämmungsmassnahmen (siehe Abb. 2D; Re geschätzt auf 0.79 (95% UI0.68-0.91), für die Infektionsdynamik am 21.11.2021). Es scheint deshalb unwahrscheinlich, dass in der Schweiz mit den am 6.12.21 eingesetzten Massnahmen – und möglicherweise assoziierten Verhaltensänderungen – eine solch starke Reduktion von Re erzielt werden wird. Wie gross eine potentielle Reduktion von Re ab dem 6.12.21 tatsächlich ist wird sich in den Daten erst in der Woche ab dem 13.12.21 zeigen. Der Grund dafür ist die Zeitspanne zwischen Ansteckung und Vorliegen eines positiven Tests. In diesem Szenario wird auf Grund der Projektionen erwartet, dass die Belegung der Intensivstationen trotzdem noch für etwa zwei Wochen zunehmen wird und die kritische Grenze von 300 und sogar vielleicht von 400 COVID-19-Patient:innen, die Intensivpflege benötigen, überschritten werden könnte. Wenn eine Reduktion der Ansteckungen weniger stark ausfällt (Abb. 2C) oder erst später gelingt (Abb. 2D), erwartet man eine noch höhere und längere Überschreitung von kritischen Grenzen im Schweizerischen Gesundheitssystem.

Eine stärkere Reduktion der Ansteckungen hat entsprechend einen stärker bremsenden Effekt auf die erwartete Anzahl COVID-19-Patient:innen, die Intensivpflege benötigen. Wenn Re zum Beispiel am 13.12.2021 auf 0.7 gesenkt wird (Abb. 2E), besteht zwar nach wie vor ein Risiko, dass die kritische Grenze von 300 und vielleicht sogar 400 COVID-19-Patient:innen, die Intensivpflege benötigen, überschritten wird, aber die erwartete Spitzenbelastung wäre weniger hoch und von kürzerer Dauer als bei einer schwächeren Reduktion der Ansteckungen (Abb. 4). Verglichen mit dem Ende November 2021 geschätzten Re von etwa 1.2 bedeutet eine Reduktion von Re auf 0.7, dass etwa 40% der infektiösen Kontakte vermieden werden müssten.

Appendix

In response to request from: FOPH

Experts involved: all

Input to FOPH questions, October 2021

Date of request: 22/10/2021

Date of response: 02/11/2021

Contact person: Tanja Stadler (tanja.stadler@bsse.ethz.ch)

1) Effectiveness of the Covid certificate?

General considerations

Covid certificates can positively influence the course of an epidemic in three ways:

First, they can reduce the fraction of people present at events or in publicly available places who are infectious with SARS-CoV-2;
second, they can reduce the fraction of people who are susceptible to infection with SARS-CoV-2;
third, they can reduce the fraction of people who, upon infection, are at a risk of a severe course of COVID-19 disease and might need hospitalization or ICU admission.

Negatively tested people contributed to way 1. Vaccinated and recovered people contribute to ways 1-3. Overall, Covid certificates can thus reduce the total number of infections in a setting and also reduce the fraction of infections that have an adverse outcome for the individual and potentially for the healthcare system.

We are not aware of direct evidence for the overall effectiveness of Covid certificates on the epidemic in a region or country. However, there is direct and detailed evidence for how testing, vaccination and recovery reduces infectiousness. Further, for the vaccinated and recovered, there is direct evidence that susceptibility and probability of a severe course of disease are reduced. In particular:

There is direct evidence of reduced infectiousness in people

who have been vaccinated (compared with unvaccinated; studies suggest around 50% protection against infection and upon infection around 66% protection against transmission (both with large uncertainty though)^[78]),
who have recovered from COVID-19 (compared with unvaccinated; protection of recovered people should be similar to vaccinated people^[79]), or
who have had a negative test (compared with untested people; antigen tests detect infected individuals with up to 50% sensitivity^[80]).

The above means that vaccinated and recovered people are also less susceptible.

There is also direct evidence on reduced risk of a severe course of disease, and specifically the probability of hospitalization, in people

who have been vaccinated (compared with unvaccinated; data from Switzerland shows a vaccine efficiency of more than 90% in all age classes except 80+;^[81]),
who have recovered from COVID-19 (compared with unvaccinated;^[82])

Importantly, the protection against infection and hospitalization is declining with time since vaccination, so the effectiveness of the certificate is decreasing (eg.^[83]^[84]).

Effectiveness of certificates at particular events

In addition to asking about the effectiveness of Covid certificates on the overall course of the epidemic, it is also informative to ask how mandating certificates affects the number of infections in a particular event. We are unaware of any published empirical studies comparing new SARS-CoV-2 infections following events at which people were required to have a ‘Covid certificate’ and following events where people who were not required to have a certificate. There are several methodological challenges to conducting studies of comparative effectiveness of the certificate, so only examples are available (e.g.^[85]). The size of a study, random allocation to different groups, follow-up and ascertainment of infection status are all complicated.

Generally, the above considers the comparison of events with a certificate to events without certificates but everything else being equal. When relaxing general hygiene measures – which are proven to limit transmission very successfully (mask, distancing, ventilation) – in certificate events compared to not relaxing general hygiene measures in non-certificate events, the effectiveness of the certificate decreases.

2) Can a distinction be made according to the area of use?

Distinctions on the effectiveness of Covid certificates can be made according to event characteristics, and contextual elements.

Generally speaking, large outbreaks are most likely during events with certain characteristics, and the effect of reducing the number of infectious and susceptible people during such events is thus likely to be largest. These characteristics are:

High number of participants,
High density (small distance between participants),
A lot of moving,
Poor ventilation,
Loud speaking or singing

There, the effect of reducing the number of infected people is largest.

The factors affecting real world effectiveness also include contextual elements, such as:

Acceptance and adherence by the population
Enforcement by the relevant authorities
Level of SARS-CoV-2 circulating in the population
The additional use of other preventive measures during events requiring a certificate, e.g. mask, distancing, ventilation (combination prevention)
Relative proportion of people who obtained a certificate through a negative test and thus being fully susceptible to infection. As outlined in the answer to question 1), susceptibility in the vaccinated and recovered is decreased.

These context-dependent characteristics can of course translate to different levels of risk in the case of specific areas of use. For example, events will take place in specific areas with specific levels of SARS-CoV2 circulation; event will be likely to attract populations with different proportions of vaccinated, recovered, and negatively tested individuals; during some events, such as indoor dining, additional preventive measures such as masks cannot be used during the planned activity.

3) How should the rules for the use of the certificate be relaxed again? According to which principles?

Timing for reducing the requirement for certificates should depend on factors such as the level of protective immunity in the population, level of circulating virus and level of hospital bed occupancy. When considering for which events to relax the certificate, keeping certificats longer for the events with high risk of virus circulation (answer to question 2) reduces the risk for public health and the healthcare system

From an epidemiological standpoint, removing the protection of certificates from specific events is less risky if these are events during which certificates can be replaced by other protective measures such as mask wearing, distancing and ventilation.

4) How quickly is a re-extension of the rules for the use of the certificate likely to have a positive impact on hospitalisations?

From the time of strengthening of measures to the effect on the reported hospitalization the time-lag is expected to be around 2-3 weeks^[86].

5) How can hospitalisations be used as a predictor for ICU-bed occupancy? How can hospitalisations and incidence per age be used?

Our response comes in four parts, A-D.

A) Estimating ICU admission based on confirmed case data: Based on the “Klinische Meldeformular” data we know the probability that a person who tested positive recently will be hospitalized, stratified by age (^[87]Time Series). Further, data from CH-SUR (Fig. 1) contains the probability of a person in hospital being admitted to ICU during the time when Delta circulated (stratified by age). By multiplying the confirmed case data with the hospitalization and ICU probabilities for each age group, one can calculate how many of the people testing positive today are expected to be admitted to ICU eventually. Figure 1: Percentages of hospitalized patients admitted to ICU, per age class, based on data from the period of July 1, 2021 to August 31, 2021. From the Report CH-SUR from 27.10.2021.

Figure 1: Percentages of hospitalized patients admitted to ICU, per age class, based on data from the period of July 1, 2021 to August 31, 2021. From the Report CH-SUR from 27.10.2021.

B) If the incidence increases at a constant rate for a few weeks, the number of hospitalizations per day and the number of ICU admissions per day will increase at the same rate. We are currently, end of October 2021, two weeks after the incidence started to increase again after a longer decline. Hospitalizations and ICU admission are expected to start increasing at the same rate after a characteristic time delay. If the incidence continues to increase at approximately the current rate, the daily numbers of hospitalizations and ICU admissions will therefore start to increase at the same rate. This fact allows estimating how hospitalizations and ICU admission per day will develop.

C) It is also possible to estimate the total number of expected hospitalizations and ICU admissions in the “worst case” scenario, without additional vaccinations and with all people in Switzerland getting infected with SARS-CoV-2. We can estimate the number of people in each age class that have no protection from hospitalization upon infection (Fig. 2, left panel). This estimate is based on the number of people who are vaccinated, from the estimated fraction in each age class that is immune due to infection (based on seroprevalence studies), and based on the estimated fraction of people who are not protected from a severe course of infection despite being vaccinated or recovered (details see^[88]). By multiplying these numbers in each age-class with the age-class specific probability of ICU admission if hospitalized we obtain the total number of ICU admissions under the worst-case scenario (Fig. 2, right panel).

Together with the duration of ICU stays for different age classes (see below), it will also become possible to estimate the total stay in ICU, i.e. the number of days that COVID-19 patients – collectively – spend in ICU under the worst case.

Figure 2: “Worst-case” estimation of the total number of patients who will be hospitalized or treated in the ICU in Switzerland under the worst-case assumptions of i) no additional vaccinations being administered and ii) everyone getting infected with SARS-CoV-2. These estimates therefore do not represent plausible projections into the future disease load, but should simply be understood as an upper ceiling of the disease load (generally under the currently known parameters; only risk of hospitalization is calculated based on data of the whole pandemic while it might have doubled with circulation of Delta; more details^[89]).

D) A further goal is to estimate ICU occupancy (rather than just ICU admission per day) based on the age-stratified daily number of positive tests. In order to estimate ICU occupancy, one needs to also consider the distribution of how long COVID-patients of different age classes stay in the ICU. We received data on the length of stays in ICUs Friday Oct 29, 2021 (ICU-RISC-19 ^[90]), and will use this data to project ICU occupancy soon.

6) Have all the technical issues around antibody detection been resolved?

A positive serological test can document that a (non-vaccinated) person was previously infected with SARS-CoV-2. However the test cannot say at which time point the infection occurred.

Three types of issues regarding antibody testing remain unresolved: serological tests are poor correlates of immunity, thresholds are not unified, and how to best use serology for certificates.

Serological tests are poor correlates of immunity: Specificity of the antibody tests is good and can be used as proof of recovery, but the interpretation of the quantitative values with respect to protection is still unclear. Presence of nucleoprotein-binding antibodies attests of a previous infection, presence of spike-binding antibodies attests of a previous infection or vaccination, but none of these informs about the presence of neutralizing antibodies, although these can be directly measured, including in a variant-specific fashion (commonly used spike-binding antibody tests, e.g. the Roche Elecsys, use protein from an early SARS-CoV-2 strain). Currently used serological tests were developed to identify past infection, not to measure the current level of protection. The US FDA has repeatedly warned against using SARS-CoV2 serological testing as a way to assess present protection in an individual^[91]. Serological tests do not provide information about the timing of infection either, so they cannot be used to indirectly assess the likely level of protection based on such timing either. For example, someone with a positive serology in October of 2021 could have been infected in Summer of 2020, more than a year previously. Working out correlates of protection will require large studies, which have to our knowledge not been published in any country so far.

Tests vary and thresholds are not unified: „Antibody tests“ is a vague denomination. Different tests which are currently available use different techniques and present different thresholds as signaling the presence of past infection. Again, none of the currently used tests informs about the presence of neutralizing antibodies and thus directly about individual protection. Moreover, longitudinal studies have not yet been conducted to assess what exact titer of neutralizing antibody correlates with protection. Thresholds may in addition differ regarding protection against i) infection, ii) infectiousness, iii) susceptibility to a severe course of disease and iv) long COVID.

Using serology for certificates: As stated above, a positive serological test reveals that a (non-vaccinated) person was previously infected with SARS-CoV-2. Giving a COVID certificate only on the basis of positive serology – without knowledge of the level of protection or the date of infection – represents a degree of risk taking, as some individuals will show a positive serology over a year after infection and their level of protection is at this stage unknown. This risk increases with the possible delay between infection and positive serology.

To reduce this risk, assumptions can be made when using a positive serology for certificates. One option could be to set the date of infection to Oct. 2020 prior to the second wave when most people still had a negative serology. Alternatively, one could assume a (somewhat arbitrary) date of infection at 9 months prior to the serological test indicating that the positive serology can be used once to document infection within the past 12 months providing access to a non-renewable certificate of 3 months duration.

When using serology for certificates, technical aspects need to be clarified. Namely, what value of binding antibody titers will be considered as giving access to a certificate, even more so as different commercially available tests do not use the same scales and units?

If certificates were given out without additional assumptions outlined above and thus can be renewed, then the procedure for recovered or vaccinated people after 12 months needs to be clarified, ie. can all of them extend their certificate with serology? Such a procedure would correspond to an “immunity pass”. For this, solid scientific data are lacking^[92] (see also above on the correlates for immunity). Generally, having less stringent rules on certificates will increase the risk of more certificates not correlating with protection against either infection or infectiousness.

7) How many recovered persons are likely to benefit from the new certificates?

We understand that this question asks how many people have a positive serology. Corona-immunitas93 collects these data and we assume that FOPH has access to this information. We would be very grateful if the most recent data could be shared regularly with the Science Task Force.

Quellen

[1] https://sciencetaskforce.ch/en/scientific-update-of-23-november-2021/#_ftn1

[2] https://www.covid19.admin.ch/de/hosp-capacity/icu

[3] https://www.covid19.admin.ch/de/hosp-capacity/icu

[4] https://www.covid19.admin.ch/de/hosp-capacity/icu

[5] https://sciencetaskforce.ch/wp-content/uploads/2021/01/Double_burden_of_operating_near_intensive_care_saturation12Jan21-EN-2.pdf

[6] https://sciencetaskforce.ch/wp-content/uploads/2021/01/Double_burden_of_operating_near_intensive_care_saturation12Jan21-EN-2.pdf

[7] https://osf.io/qvcwy/

[8] https://smw.ch/article/doi/smw.2021.w30105

[9] https://sciencetaskforce.ch/en/scientific-update-of-26-october-2021/

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

[11] https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2021.11.10.21266166v1.full.pdf

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

[13] https://sciencetaskforce.ch/en/scientific-update-of-17-august-2021/

[14] https://www.eurosurveillance.org/content/10.2807/1560-7917.ES.2021.26.44.2100977

[15] https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2021.11.10.21266166v1.full.pdf

[16]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.

[17] 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.

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

[19]https://www.covid19.admin.ch/en/epidemiologic/hosp?geoView=table&geo=GE&rel=abs&time=14d

[20]https://www.hug.ch/covid/situation-aux-hug

[21]https://sciencetaskforce.ch/en/scientific-update-of-26-october-2021/

[22] https://icumonitoring.ch

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

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

[25]https://assets.publishing.service.gov.uk/government/uploads/system/uploads/attachment_data/file/993358/s1288_Warwick_RoadMap_Step_4.pdf

[26]https://www.thelancet.com/journals/laninf/article/PIIS1473-3099(21)00475-8/fulltext

[27]https://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(21)01358-1/fulltext

[28]https://doi.org/10.1101/2021.07.05.21260050

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