COVID-19: Ocena odporności stada i ochrony przed szczepionkami

Odporność stadna na COVID-19 Mówi się, że zostanie osiągnięty, gdy 67 proc populacja is odporny do wirus poprzez infekcję i/lub szczepienie, podczas gdy patogen pozostaje dobrze scharakteryzowany (niezmutowany) przez cały okres przenoszenia w dobrze scharakteryzowanej populacji. W przypadku zakażenia SARS CoV-2 osiągnięcie odporności zbiorowiskowej jest wyzwaniem ze względu na pojawienie się nowych budzących obawy wariantów (VoC), które prowadzą do tego, że VoC przestaje reagować na przeciwciała wytworzone przeciwko szczepowi rodzicielskiemu. Dane pokazują, że Izrael mógł osiągnąć odporność stadną, ponieważ odsetek odpornych populacji wynosi 67.7%, podczas gdy w Wielkiej Brytaniimmune populacja wynosi 53.9%, a USA 5% 0.5. Pomimo początkowego wyższego wskaźnika infekcji w Brazylii, odporność zbiorowiskowa nadal nie została osiągnięta. Sugeruje to, że ludność powinna przestrzegać dystansu społecznego, mycia rąk i noszenia masek, a wytyczne dotyczące odblokowania i łatwość nakładania ograniczeń powinny zostać dokładnie przemyślane, aby zapobiec dalszym katastrofalnym wydarzeniom. COVID-19. 

Aby osiągnąć „normalny” scenariusz, świat znajdował się w przededniuCOVID-19należy rozwinąć w populacji odporność stadną, która umożliwi ludziom swobodne przemieszczanie się, jak dotychczas. Odporność zbiorowiskową można uzyskać albo poprzez naturalne zakażenie wirusem, albo poprzez zaszczepienie określonego odsetka osób. Przyjrzyjmy się, jak szczepienie i infekcja razem mogą prowadzić do odporności stadnej i powrotu do życia bez masek i dystansu społecznego, jakie prowadziliśmy wcześniej. 

Odporność na stada^{1, 2} odnosi się do szacunkowej liczby osób, które muszą zostać zaszczepione lub zarażone, aby zapewnić, że wirus nie będzie już przenoszony na ludzi. Oznacza to, że nie ma już osób podatnych na infekcję, które mogą się zarazić i dalej je rozprzestrzeniać. Chociaż odporność stada (P_I, część populacji, która jest odporna) można obliczyć na podstawie prostego wzoru matematycznego^{1, 2}P_I = 1-1/R_o, gdzie R._o („R-naught”) oznacza liczbę wtórnych przypadków spowodowanych infekcją, zwaną także podstawową liczbą reprodukcyjną, gdy infekcja ma miejsce u osób z naiwną odpornością populacja (populacja, która nie została zakażona ani zaszczepiona wirusem). W przypadku SARS CoV-2 R_o szacuje się na około 3, co oznacza, że ​​każda osoba zaraża średnio 3 osoby^{3, 4}. Zastępując to w powyższym wzorze otrzymujemy P_I liczba 0.67, co oznacza, że ​​jeśli 67% populacji jest zarażonych i/lub zostało zaszczepionych, mówi się, że odporność stada została osiągnięta.  

Czy to oznacza, że ​​kraje takie jak Izrael osiągnęły odporność stadną jako 67.7% (58.2% w pełni zaszczepionych plus 9.5% zarażonych) populacji Izraela⁵ są odporne, podczas gdy kraje takie jak Wielka Brytania i USA osiągną odporność stada, gdy 67% ich populacji zostanie zarażonych i/lub zaszczepionych, co wynosi obecnie 53.9% (47.3% w pełni zaszczepionych plus 6.6% zakażonych). Wielka Brytania⁶i 50.5% (40.5% w pełni zaszczepionych plus 10% zarażonych) w USA⁷?  

Trudno odpowiedzieć na to pytanie, ponieważ obliczenie odporności stada (P_I) opiera się na założeniu, że patogen jest dobrze scharakteryzowany i zaraża dobrze scharakteryzowany populację. Niestety, w tym przypadku oba przypadki nie są prawdziwe, ponieważ jest to nowy wirus, a zarażona populacja jest bardzo niejednorodna. Komplikuje to dodatkowo fakt, że w populacji pojawiają się nowe warianty wirusa SARS CoV-2, które mogą lub nie reagować na szczepionkę w taki sam sposób, jak oryginalny szczep wirusa, przeciwko któremu zaprojektowano szczepionkę. Co więcej, nowe warianty wirusa nie są nawet takie same, dotykając wszystkich krajów. Podczas gdy Wielka Brytania ma głównie wariant B.1.1.7, Indie, Singapur i inne kraje mają wariant B1.617, Brazylia ma wariant B.1.351, P.1 i P.2, podczas gdy Bliski Wschód ma wariant B.1.351 w dodatek do innych. Czy to oznacza, że ​​więcej osób zaraża się nowymi wariantami, niezależnie od tego, czy zostały zaszczepione przeciwko oryginalnemu szczepowi, który popychał R_o na wyższy numer? AR_o 5 oznaczałoby, że 80% populacji powinno być odpornych, aby zapobiec dalszym zakażeniom. Niemniej jednak kraje te (Izrael, Wielka Brytania i USA) zaczęły odblokowywać i znosić ograniczenia w oparciu o fakt, że co najmniej 50% ich populacji jest w pełni zaszczepionych. Czy jest za wcześnie w przypadku Wielkiej Brytanii i USA jako P_I nie osiągnął nawet 67% w oparciu o proste obliczenia przy powyższych założeniach? Izrael wciąż może się pochwalić, że osiągnął tę liczbę. Jednak w tym tygodniu nastąpił wzrost liczby przypadków w Wielkiej Brytanii o 23.3% (w porównaniu z poprzednim tygodniem) przy jednoczesnym wzroście śmiertelności⁶, podczas gdy w USA nastąpił w tym tygodniu spadek liczby zachorowań o 22%⁷ (w porównaniu do poprzedniego tygodnia). Dane z najbliższych kilku miesięcy określą, czy decyzja tych krajów o odblokowaniu i zniesieniu ograniczeń była słuszna, czy nie? 

Biorąc pod uwagę wszystkie te czynniki związane ze złożonością wirusa (różne szczepy) wraz z heterogenicznością populacji, niemożliwe jest przewidzenie prawidłowego P_I numer. Warto tutaj wspomnieć o wskaźnikach infekcji w Brazylii, jednym z najbardziej dotkniętych krajów w początkowych stadiach zakażenia COVID-19. Pomimo wysokiego odsetka szacowanej seroprewalencji (76%)¹¹ w Manaus i 70% w Peru¹², oba są świadkami gwałtownej drugiej fali. Chociaż można to częściowo przypisać łatwości restrykcji i wyborów, które odbyły się, wiele innych czynników może być za to odpowiedzialne. Jednym z nich może być przeszacowanie seroprewalencji, które zaobserwowano na poziomie 52.5% w czerwcu 2020 r. Drugim może być pojawienie się nowych i bardziej zakaźnych szczepów (P.1, P.2, B.1.351, B.1.1.7), każdy z własnym unikalnym zestawem mutacji, które powodują wysokie nasilenie choroby. Po trzecie, obecność tych mutacji może również prowadzić do uniknięcia odpowiedzi immunologicznej generowanej przeciwko oryginalnemu szczepowi¹².  

Kolejne pytanie dotyczy skuteczności obecnie dostępnych szczepionek pod względem ochrony, jaką mogą oferować. Szacuje się, że skuteczność szczepionki pod względem ochrony przed śmiercią wynosi średnio 72%⁸ co oznacza, że ​​nawet po całkowitym zaszczepieniu (po przyjęciu wymaganych dawek szczepionki) istnieje 28% szans na śmierć osobnika. Dokładniej, Pfizer-BioNTech BNT162b2 była skuteczna w 85% po pojedynczej dawce, podczas gdy szczepionka Oxford-AstraZeneca ChAdOx1-S była skuteczna w 80% po pojedynczej dawce⁹. Obie te szczepionki były również skuteczne przeciwko szczepowi B.1.1.7⁹. Inną ważną kwestią, o której należy pamiętać, jest to, że szczepienie nie oznacza, że ​​nie zostaniesz zarażony patogenem, oznacza to, że będziesz chroniony, jak wspomniano powyżej i wystąpią łagodne objawy choroby lub nie wystąpią żadne objawy choroby. Co więcej, nie ma jeszcze dowodów na to, że odporność zapewniana przez infekcję i/lub szczepionki przeciwko SARS CoV-2 jest długotrwała, czy nie?¹⁰ Oznacza to, że musi istnieć odpowiedni nadzór, a program szczepień może wymagać rozszerzenia, jeśli tak się stanie. 

Oprócz osiągnięcia odporność na stada przez populację przez zakażenie i dzięki pełnemu szczepieniu, niektóre osoby nadal mogą być dotknięte chorobą i cierpieć na zachorowalność, a nawet śmiertelność przypisywaną COVID-19. Takie osoby można zidentyfikować za pomocą elektronicznej dokumentacji medycznej (EHR) i zapewnić odpowiednią opiekę profilaktyczną zgodnie z opisem¹³. 

Podsumowując, przewidywanie odporności stada na SARS CoV-2 jest wyzwaniem nie do pokonania ze względu na charakter mutacji nabytych przez wirusa, które czynią go bardziej zakaźnym w połączeniu z heterogenną populacją, która jest zakażona. Przypuszcza się, że do R_o zbliża się do lub mniej niż 1 (co oznacza osiągnięcie 100% odporności stada), populacja powinna nadal przestrzegać zasad zachowania dystansu społecznego, myć ręce, gdy tylko jest to możliwe, i nosić maski w miejscach publicznych, aby uniknąć zarażenia się chorobą. Oznacza to, że kraje powinny dokładnie przemyśleć przed podjęciem decyzji o złagodzeniu ograniczeń przed osiągnięciem 100% odporności stada (po bezpieczniejszej stronie), aby uniknąć bardziej katastrofalnych zdarzeń spowodowanych przez COVID-19.  

***

Referencje 

1. McDermott A. Podstawowa koncepcja: Odporność zbiorowa jest ważnym – i często źle rozumianym – zjawiskiem zdrowia publicznego. Proc. Natl. Acad. Nauka. 118 (21), (2021). DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2107692118 

2. Kadkhoda K. Odporność stada na COVID-19: pociągająca i nieuchwytna, American Journal of Clinical Pathology, 155 (4), 471-472, (2021). DOI: https://doi.org/10.1093/ajcp/aqaa272 

3. Liu Y, Gayle AA, Wilder-Smith A, Rocklöv J. Liczba reprodukcyjna COVID-19 jest wyższa w porównaniu z koronawirusem SARS. J Podróż Med. 2020 marca 13 r.; 27(2): taaa021. DOI: https://doi.org/10.1093/jtm/taaa021 . PMID: 32052846; PMCID: PMC7074654.  

4. Billah MA, Miah, M M, Khan M N. Reprodukcyjna liczba koronawirusa: przegląd systematyczny i metaanaliza oparta na dowodach na poziomie globalnym. PLoS Jeden 15, (2020). Opublikowano: 11 listopada 2020 r. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0242128 

5. Ministerstwo Zdrowia Rząd Izraela. Komunikat prasowy – Izrael zniesie wszystkie ograniczenia związane z koronawirusem. Data publikacji 23.05.2021. Dostępne online pod adresem https://www.gov.il/en/departments/news/23052021-02 

6. Gov.UK – Koronawirus (COVID-19) w Wielkiej Brytanii. Dostępne online pod adresem https://coronavirus.data.gov.uk 

7. CDC Śledzenie danych COVID – Szczepienia przeciwko COVID-19 w Stanach Zjednoczonych. Dostępne online pod adresem  https://covid.cdc.gov/covid-data-tracker/#vaccinations 

8. Jablonska K, Aballea S, Toumi M. Rzeczywisty wpływ szczepień na śmiertelność COVID-19 w Europie i Izraelu medRxiv (2021). DOI:https://doi.org/10.1101/2021.05.26.21257844 

9. Skuteczność szczepionek Pfizer-BioNTech i Oxford-AstraZeneca w odniesieniu do objawów związanych z COVID-19, hospitalizacji i śmiertelności u starszych osób dorosłych w Anglii: badanie kliniczno-kontrolne z ujemnym wynikiem testu BMJ, 373, (2021). DOI: https://doi.org/10.1136/bmj.n1088 

10. Pennington T H. Odporność stada: czy może położyć kres pandemii COVID-19? Mikrobiologia przyszłości, 16 (6), (2021). DOI: https://doi.org/10.2217/fmb-2020-0293 

11. Buss LF, Prete CA, Abrahim CM M et al. Trzy czwarte wskaźnika ataków SARS-CoV-2 w brazylijskiej Amazonii podczas w dużej mierze niezłagodzonej epidemii. Nauka. 371, 288-292, (2020). DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe9728 

12. Sabino E., Buss L., et al. 2021. Odrodzenie się COVID-19 w Manaus w Brazylii, pomimo wysokiej seroprewalencji. (2021). DOI:https://doi.org/10.1016/S0140-6736(21)00183-5 

13. Estiri H., Strasser ZH, Klann JG i in. Przewidywanie śmiertelności związanej z COVID-19 za pomocą elektronicznej dokumentacji medycznej. npj Cyfra. Med. 4, 15 (2021). DOI: https://doi.org/10.1038/s41746-021-00383-x 

***