COVID-19: Оцінка колективного імунітету та захисту від вакцин

Herd immunity for COVID-19 is said to be achieved when 67% of the населення is імунний до вірус through infection and/or vaccination, whilst the pathogen remains well-characterized (unmutated) throughout transmission in the population that is well-characterized. In the case of SARS CoV-2 infection, achievement of herd immunity is challenging due to the emergence of new variants of concern (VoC), that lead to VoC’s becoming unresponsive to the antibodies generated against the parent strain. The data shows that Israel may have achieved herd immunity as it has reached a figure of 67.7% of population that is immune while UK’s iммунний населення становить 53.9%, а США — 50.5%. Despite a higher infection rate in Brazil initially, herd immunity has still not been reached. This suggests that the population should adhere to social distancing, washing hands and wearing of masks and the unlock guidelines and ease of restrictions should be carefully thought of to prevent any further catastrophic event from COVID-19. 

In order to reach the “normal” scenario the world was in pre-COVID-19, herd immunity needs to be developed within the population that will allow people to move out and roam freely as before. Herd immunity can either be reached by people getting naturally infected by the virus or by vaccinating a certain percentage of people. Let’s look at how vaccination and infection together can lead to herd immunity and lead us back to the life without masks and social distancing that we were living earlier. 

Імунітет стада^{1, 2} відноситься до оцінки того, скільки людей мають бути вакциновані або інфіковані, щоб гарантувати, що вірус більше не передається людям. Це означає, що більше немає сприйнятливих особин, які заражатимуться та розмножують їх далі. Хоча колективний імунітет (П_I, частка населення, що має імунітет) можна розрахувати на основі простої математичної формули^{1, 2}, P_I = 1-1/R_o, де R_o (“R-naught”) signifies the number of secondary cases caused by the infection, also referred to as the basic reproduction number when infection happens in immunologically naïve населення (population that has not been infected or vaccinated by the virus). In case of SARS CoV-2, R_o за оцінками, приблизно 3, що означає, що кожна людина інфікує в середньому 3 людини^{3, 4}. Підставивши це у наведену вище формулу, отримаємо P_I цифра 0.67, що означає, що якщо 67% населення або інфіковані та/або були вакциновані, то кажуть, що колективний імунітет досягнуто.  

Чи означає це, що такі країни, як Ізраїль, досягли масового імунітету, оскільки 67.7% (58.2% повністю вакцинованих плюс 9.5% інфікованих) населення Ізраїлю⁵ мають імунітет, тоді як такі країни, як Велика Британія та США, досягнуть групового імунітету, коли 67% їхнього населення будуть інфіковані та/або були вакциновані, що на даний момент становить 53.9% (47.3% повністю вакцинованих плюс 6.6% інфікованих) у Велика Британія⁶і 50.5% (40.5% повністю вакцинованих плюс 10% інфікованих) у США⁷?  

Важко відповісти на це питання, оскільки розрахунок колективного імунітету (П_I) ґрунтується на припущенні, що збудник є добре охарактеризованим і вражає добре охарактеризовану популяцію. На жаль, і те й інше в даному випадку не відповідає дійсності, оскільки це новий вірус, а населення, яке заражається, дуже неоднорідне. Ще більше ускладнюється тим, що в популяції з’являються нові варіанти вірусу SARS CoV-2, які можуть або не реагувати на вакцину так само, як і вихідний штам вірусу, проти якого була розроблена вакцина. Більше того, нові варіанти вірусу навіть не однаково вражають усі країни. У той час як у Великобританії переважно є варіант B.1.1.7, Індія, Сінгапур та інші країни мають варіант B1.617, Бразилія має варіант B.1.351, P.1 і P.2, тоді як на Близькому Сході є варіант B.1.351 у додаток до інших. Чи означає це, що все більше людей заражаються новими варіантами, незалежно від вакцинації проти вихідного штаму, що штовхає R?_o до більшого числа? AR_o 5 означає, що 80% населення повинні мати імунітет, щоб запобігти подальшому зараженню. Тим не менш, ці країни (Ізраїль, Великобританія та США) почали розблоковувати та знімати обмеження на підставі того, що принаймні 50% їхнього населення повністю вакциноване. Чи зарано у випадках Великобританії та США, як П_I не досягла навіть 67% за простим розрахунком із зазначеними вище припущеннями? Ізраїль все ще може похвалитися тим, що він досяг цього числа. Однак цього тижня у Великобританії відбулося збільшення кількості випадків захворювання на 23.3% (порівняно з попереднім тижнем) із супутнім збільшенням смертності.⁶, тоді як у США цього тижня відбулося зменшення кількості випадків на 22%.⁷ (порівняно з попереднім тижнем). Дані протягом наступних кількох місяців визначать, чи було рішення цих країн розблокувати та скасувати обмеження правильним чи ні? 

З огляду на всі ці фактори, пов’язані зі складністю вірусу (різні штами), а також гетерогенністю популяції, неможливо передбачити правильний P_I номер. Тут варто згадати про рівень зараження в Бразилії, одній з найбільш постраждалих країн на початкових стадіях зараження COVID-19. Незважаючи на високий відсоток розрахункової серопоширеності (76%)¹¹ в Манаусі і 70% в Перу¹², обидва стають свідками лютої другої хвилі. Хоча це частково можна пояснити легкістю обмежень та проведених виборів, багато інших факторів можуть бути відповідальними за те ж саме. Одним може бути завищена оцінка серопоширеності, яка в червні 52.5 року становила 2020%. Другим може бути поява нових і більш трансмісивних штамів (P.1, P.2, B.1.351, B.1.1.7), кожна зі своїм унікальним набором мутацій, що спричиняє високу тяжкість захворювання. По-третє, наявність цих мутацій також може призвести до ухилення від імунної відповіді, створеної проти вихідного штаму.¹².  

Інше питання стосується ефективності наявних зараз вакцин з точки зору захисту, які вони можуть запропонувати. Підраховано, що в середньому ефективність вакцини щодо захисту від смертей становить 72%⁸ це означає, що існує 28% ймовірність смерті людини навіть після повної вакцинації (після прийому необхідних доз вакцини). Точніше, Pfizer-BioNTech BNT162b2 була ефективною на 85% після одноразової дози, тоді як вакцина Oxford-AstraZeneca ChAdOx1-S була ефективною на 80% після одноразової дози.⁹. Обидві ці вакцини також були ефективні проти штаму B.1.1.7⁹. Ще один важливий момент, про який слід пам’ятати, — це те, що вакцинація не означає, що ви не заразитесь збудником, це означає, що ви будете захищені, як було зазначено вище, і у вас будуть розвиватися слабкі симптоми захворювання або їх відсутність. Крім того, поки що немає доказів того, що імунітет, який забезпечується інфекцією та/або вакцинами проти SARS CoV-2, є тривалим чи ні?¹⁰ Це означає, що потрібен належний нагляд, і, можливо, необхідно буде розширити програму вакцинації, якщо це станеться. 

Крім досягнення в імунітет стада з огляду на інфекцію населення та повну вакцинацію певні особи все ще можуть постраждати та страждати від захворюваності чи навіть смертності, пов’язаної з COVID-19. Таких людей можна ідентифікувати за допомогою електронних медичних карт (EHR) і надати їм відповідну профілактичну допомогу, як описано¹³. 

Підсумовуючи, можна сказати, що прогнозування колективного імунітету до SARS CoV-2 є непереборною проблемою через характер мутацій, отриманих вірусом, які роблять його більш переданим у поєднанні з гетерогенною популяцією, яка інфікується. Передбачається, що до Р_o стає ближче або менше 1 (це означає досягнення групового імунітету 100%), населення має продовжувати дотримуватися заходів соціального дистанціювання, по можливості мити руки та носити маски в громадських місцях, щоб уникнути зараження. Це означає, що країни повинні добре подумати, перш ніж приймати рішення про послаблення обмежень, перш ніж досягти 100% імунітету (з більшої безпеки), щоб уникнути більш катастрофічних подій, спричинених COVID-19.  

***

посилання 

1. Макдермотт А. Основна концепція: груповий імунітет є важливим — і часто невірно зрозумілим — явищем громадського здоров’я. Proc. Natl. акад. наук. 118 (21), (2021). DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2107692118 

2. Кадхода К. Стадний імунітет до COVID-19: привабливий і невловимий, American Journal of Clinical Pathology, 155 (4), 471-472, (2021). DOI: https://doi.org/10.1093/ajcp/aqaa272 

3. Лю Ю., Гейл А.А., Уайлдер-Сміт А., Роклев Дж. Репродуктивна кількість COVID-19 вища порівняно з коронавірусом SARS. J Travel Med. 2020 березня 13 року, 27(2): taaa021. DOI: https://doi.org/10.1093/jtm/taaa021 . PMID: 32052846; PMCID: PMC7074654.  

4. Білла М.А., Міа, М.М., Хан М.Н. Репродуктивна кількість коронавірусу: систематичний огляд та метааналіз на основі даних глобального рівня. PLoS One 15, (2020). Опубліковано: 11 листопада 2020 р. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0242128 

5. Міністерство охорони здоров'я Уряд Ізраїлю. Прес-реліз – Ізраїль зніме всі обмеження щодо коронавірусу. Дата публікації 23.05.2021. Доступний онлайн за адресою https://www.gov.il/en/departments/news/23052021-02 

6. Gov.UK – Коронавірус (COVID-19) у Великобританії. Доступний онлайн за адресою https://coronavirus.data.gov.uk 

7. CDC Відстеження даних COVID – Вакцинація проти COVID-19 у Сполучених Штатах. Доступний онлайн за адресою  https://covid.cdc.gov/covid-data-tracker/#vaccinations 

8. Яблонська К., Абаллеа С., Тумі М. Вплив вакцинації в реальному житті на смертність від COVID-19 в Європі та Ізраїлі medRxiv (2021). DOI:https://doi.org/10.1101/2021.05.26.21257844 

9. Ефективність вакцин Pfizer-BioNTech і Oxford-AstraZeneca щодо симптомів, пов’язаних з COVID-19, госпіталізації та смертності серед літніх людей в Англії: негативне дослідження випадок-контроль BMJ, 373, (2021). DOI: https://doi.org/10.1136/bmj.n1088 

10. Пеннінгтон Т. Г. Стадний імунітет: чи може він покласти край пандемії COVID-19? Майбутня мікробіологія, 16 (6), (2021). DOI: https://doi.org/10.2217/fmb-2020-0293 

11. Buss LF, Prete CA, Abrahim CM M та ін. Три чверті частоти нападів SARS-CoV-2 в бразильській Амазонії під час майже незгасної епідемії. наук. 371, 288-292, (2020). DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe9728 

12. Сабіно Е., Бусс Л. та ін. 2021. Відродження COVID-19 в Манаусі, Бразилія, незважаючи на високу серопоширеність. (2021). DOI:https://doi.org/10.1016/S0140-6736(21)00183-5 

13. Estiri H., Strasser ZH, Klann JG та ін. Прогнозування смертності від COVID-19 за допомогою електронних медичних карт. npj Цифра. мед. 4, 15 (2021). DOI: https://doi.org/10.1038/s41746-021-00383-x 

***