Популяционный иммунитет является ключевым понятием в борьбе с эпидемией. Это подразумевает, что только часть населения должна иметь иммунитет (путем преодоления естественной инфекции или путем вакцинации) к возбудителю инфекции, чтобы он перестал вызывать крупные вспышки.
Ключевой вопрос нынешней пандемии КОВИД-19 заключается в том, как и когда можно добиться необходимого уровня популяционного иммунитета и какой ценой.
Популяционный иммунитет достигается тогда, когда один инфицированный человек в популяции генерирует в среднем менее одного вторичного случая, что соответствует эффективному репродуктивному номеру R (т.е. среднему числу инфицированных людей), опускающемуся ниже 1 при отсутствии вмешательства.
В популяции, в которой индивидуумы смешиваются однородно и одинаково восприимчивы и контагиозны, R = (1 - pC)(1 - pI)R0 (уравнение 1), где pC - относительное снижение темпов передачи инфекции за счет нелекарственных вмешательств; pI - доля иммунных индивидуумов; и R0 - число воспроизводства при отсутствии контрольных мер в полностью восприимчивой популяции.
R0 может варьировать в различных популяциях и с течением времени, в зависимости от характера и числа контактов между индивидуумами и экологических факторов. Поэтому при отсутствии мер контроля (pC = 0) состояние популяционного иммунитета (R < 1, где R = (1 - pI)R0) достигается, когда доля иммунных индивидуумов достигает pI = 1 - 1/R0.
Для SARS-CoV-2 большинство оценок R0 находятся в диапазоне 2,5-4, без четкой географической привязки. Поэтому для R0 = 3, по оценкам Франции, порог достижения популяционного иммунитета в отношении SARS-CoV-2, как ожидается, потребует наличия 67% популяционного иммунитета.
Из уравнения 1 также следует, что интенсивность мер социальной дистанцированности, необходимых для контроля за передачей, снижается по мере роста популяционного иммунитета. Например, чтобы сдержать распространение для R0 = 3, уровень передачи должен быть снижен на 67%, если популяция полностью восприимчива, но только на 50%, если треть популяции уже обладает иммунитетом.
Существуют ситуации, когда необходимый порог популяционного иммунитета может быть достигнут до того, как иммунитет популяции достигнет pI = 1 - 1/R0. Например, если некоторые особи с большей вероятностью заразятся и передадут инфекцию, потому что у них больше контактов, то эти супер-распространители, скорее всего, заразятся первыми.
В результате популяция восприимчивых людей быстро истощается от этих супер-распространителей и темпы передачи замедляются. Однако в контексте КОВИД-19 по прежнему трудно дать количественную оценку воздействия этого явления. Для R0 = 3, Бриттон и др. показали, что если учитывать возрастные особенности контактов (например, люди в возрасте > 80 лет имеют значительно меньше контактов, чем люди в возрасте 20-40 лет), то порог популяционного иммунитета снижается с 66.7% до 62.5%. Если предположить далее, что количество контактов между людьми в одной возрастной группе существенно варьирует, то может быть достигнут 50%-ный уровень популяционного иммунитета. Однако в этом сценарии отход от формулы pI = 1 - 1/R0 ожидается только в том случае, если в качестве потенциальных супер-распостранителей всегда выступает один и тот же набор индивидуумов. Если суперраспространение обусловлено событиями, а не индивидами, или если меры контроля снижают или изменяют набор потенциальных суперраспространений, то влияние на популяционный иммунитет может быть ограниченным.
Еще одним фактором, который может подпитывать более низкий порог иммунитета к КОВИД-19, является роль детей в передаче вируса. По предварительным данным, дети, особенно в возрасте до 10 лет, могут быть менее восприимчивы и менее контагиозны, чем взрослые , и в этом случае они могут быть частично исключены из расчета популяционного иммунитета.
Популяционный иммунитет, как правило, оценивается путем перекрестного обследования репрезентативных выборок с использованием серологических тестов. Обследования, проведенные в странах, пострадавших в начале эпидемии КОВИД-19, таких как Испания и Италия, свидетельствуют о том, что распространенность антител в масштабах всей страны колеблется в пределах от 1 до 10 %, а в сильно пострадавших городских районах - около 10-15%. Интересно, что это согласуется с более ранними прогнозами, сделанными с помощью математических моделей, с использованием данных о количестве смертельных случаев, сообщаемых в национальной статистике и оценок коэффициента смертности от инфекции, т.е. вероятности смерти при данной инфекции.
Некоторые утверждают, что гуморальный иммунитет не охватывает весь спектр защитного иммунитета против SARS-CoV-2 и что первая волна эпидемии привела к более высокому уровню иммунитета среди населения, чем измеряется с помощью перекрестных обследований антител. Действительно, реакция Т-клеток была документально подтверждена в отсутствие обнаруживаемого гуморального иммунитета среди контактов пациентов, хотя защитный характер и продолжительность наблюдаемого ответа неизвестны. Также неизвестно, может ли существовавший ранее иммунитет к обычным простудным коронавирусам обеспечить некоторый уровень перекрестной защиты.
Предварительные отчеты об исследованиях у детей не показывают никакой корреляции между прошлыми инфекциями сезонными коронавирусами и восприимчивостью к инфекции SARS-CoV-2.
Учитывая эти соображения, нет достаточных оснований полагать, что распространение SARS-CoV-2 может прекратиться естественным путем до того, как по крайней мере 50% населения приобретет иммунитет.
Другой вопрос - что нужно сделать, чтобы добиться 50% популяционного иммунитета, учитывая, что в настоящее время мы не знаем, как долго длится естественный приобретенный иммунитет к SARS-CoV-2 (иммунитет к сезонным коронавирусам, как правило, сравнительно недолговечен), особенно среди тех, кто имел легкие формы заболевания, и может ли потребоваться несколько раундов реинфицирования, прежде чем будет достигнут надежный уровень иммунитета. До сих пор повторное заражение было достоверно задокументировано лишь в очень ограниченном числе случаев, и неясно, насколько это частое явление. Аналогичным образом неизвестно как предыдущая инфекция повлияет на течение болезни при повторном заражении и повлияет ли некоторый уровень ранее существовавшего иммунитета на вирусную трансмиссивность.
При пандемиях гриппа популяционный иммунитет обычно достигается после двух-трех волн эпидемии, каждая из которых прерывается типичной сезонностью вируса гриппа, и реже - вмешательством с помощью перекрестной защиты через иммунитет к ранее встречавшимся вирусам гриппа, а также вакцин, когда они доступны.
Для КОВИД-19, у которого коэффициент летальности инфекции оценивается в 0,3-1,3%, цена достижения популяционного иммунитета за счет естественной инфекции будет очень высокой, особенно при отсутствии эффективного лечения пациентов и без оптимальной защиты лиц, подверженных риску тяжелых осложнений. Предполагая оптимистичный порог популяционного иммунитета в 50% для таких стран, как Франция и США, это приведет, соответственно, к 100 000-450 000 и 500 000-2 100 000 смертей. Мужчины, пожилые люди и люди с сопутствующими заболеваниями страдают несоразмерно больше, при этом смертность от инфекции для людей старше 60 лет составляет 3,3%, а смертность среди людей, страдающих диабетом, сердечными заболеваниями, хроническими респираторными заболеваниями или ожирением, увеличивается. Ожидаемое воздействие будет значительно меньшим у более молодых людей.
Эффективная вакцинация представляет собой наиболее безопасный способ достижения популяционного иммунитета.
По состоянию на август 2020 года шесть анти-SARS-CoV-2 вакцин достигли III фазы испытаний, поэтому вполне возможно, что некоторые из них станут доступными к началу 2021 года, хотя их безопасность и эффективность еще предстоит установить.
С учетом того, что производство и доставка вакцины на начальном этапе будут ограниченными, важно будет уделить первоочередное внимание населению, подвергающемуся высокому риску заражения, а также населению, подверженному риску тяжелой заболеваемости. Вакцины особенно подходят для создания популяционного иммунитета, поскольку их распределение может быть специально направлено на группы населения с высоким уровнем риска, такие как медицинские работники или лица, часто контактирующие с клиентами. Кроме того, смертность можно снизить, если в первую очередь нацелить вакцины на сильно уязвимые группы населения, хотя ожидается, что вакцины могут быть не столь эффективны для пожилых людей.
Таким образом, вакцины могут оказывать значительно большее воздействие на сокращение вирусной циркуляции, чем естественно приобретенный иммунитет, особенно если выяснится, что естественно приобретенный защитный иммунитет нуждается в усилении за счет повторного инфицирования (при необходимости вакцины можно регулярно усиливать). Кроме того, учитывая растущее число сообщений о длительных осложнениях даже после легкой формы КОВИД-19, вакцины, скорее всего, обеспечат более безопасный вариант для лиц, не относящихся к группе риска.
Для стран Северного полушария наступающие осенне-зимний сезоны будут непростыми с вероятной активизацией вирусной циркуляции, как это было недавно отмечено с возвращением холодного сезона в Южное полушарие. На данном этапе только такие мероприятия, как социальное дистанцирование, изоляция пациентов, маски для лица и гигиена рук, доказали свою эффективность в контроле циркуляции вируса и поэтому должны строго соблюдаться. Потенциальные противовирусные препараты, снижающие вирусную нагрузку и тем самым снижающие передачу вируса, или терапевтические средства, предотвращающие осложнения и смерть, могут стать существенными для борьбы с эпидемией в ближайшие месяцы. Это важно до тех пор, пока вакцины не станут доступными, что позволит нам достичь популяционного иммунитета безопасным способом.
