COVID-19: Оценка на имунитета на стадото и защитата с ваксини

Herd immunity for Covid-19 is said to be achieved when 67% of the население is имунната към вирус 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 immune населението е 53.9%, а това на САЩ е 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. 

Имунитет на стадото^{1, 2} се отнася до приблизителна оценка на това колко хора трябва да бъдат ваксинирани или заразени, за да се гарантира, че вирусът вече не се предава на хората. Това означава, че вече няма податливи индивиди, които да получат инфекцията и да ги разпространят по-нататък. Въпреки че стадният имунитет (P_I, част от населението, което е имунизирано) може да се изчисли въз основа на проста математическа формула^{1, 2}, P_I = 1-1/R_o, където 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 население (population that has not been infected or vaccinated by the virus). In case of SARS CoV-2, R_o се оценява на около 3, което означава, че всеки човек ще зарази средно 3 души^{3, 4}. При заместване на това в горната формула получаваме P_I цифра от 0.67, което означава, че ако 67% от населението е или заразено и/или е ваксинирано, тогава се смята, че имунитетът на стадото е достигнат.  

Това означава ли, че страни като Израел са постигнали стаден имунитет като 67.7% (58.2% напълно ваксинирани плюс 9.5% заразени) от населението в Израел⁵ са имунизирани, докато страни като Обединеното кралство и САЩ ще постигнат стаден имунитет, след като 67% от населението им е заразено и/или е ваксинирано, което в момента е 53.9% (47.3% напълно ваксинирани плюс 6.6% заразени) в Обединеното Кралство⁶и 50.5% (40.5% напълно ваксинирани плюс 10% заразени) в САЩ⁷?  

Трудно е да се отговори на този въпрос, тъй като изчисляването на стадния имунитет (P_I) се основава на предположенията, че патогенът е добре характеризиран и заразява добре характеризирана популация. За съжаление и двете не са верни в този случай, тъй като това е нов вирус и заразената популация е много хетерогенна. Това се усложнява допълнително от факта, че има нови варианти на вируса на SARS CoV-2, появяващи се в популацията, които могат или не могат да реагират на ваксината по същия начин като оригиналния вирусен щам, срещу който е създадена ваксината. Освен това новите варианти на вируса дори не са еднакви и засягат всички страни. Докато Обединеното кралство има предимно варианта B.1.1.7, Индия, Сингапур и други страни имат вариант B1.617, Бразилия има B.1.351, P.1 и вариант P.2, докато Близкият изток има вариант B.1.351 в допълнение към други. Това означава ли, че повече хора се заразяват от новите варианти, независимо от това, че са ваксинирани срещу оригиналния щам, изтласкващ R_o на по-голямо число? AR_o от 5 би означавало, че 80% от населението трябва да има имунитет, за да предотврати по-нататъшна инфекция. Въпреки това тези страни (Израел, Обединеното кралство и САЩ) започнаха да отключват и премахват ограниченията въз основа на факта, че поне 50% от населението им е напълно ваксинирано. Твърде рано ли е в случаите на Обединеното кралство и САЩ, както P_I не е достигнал дори 67% въз основа на простото изчисление с предположенията, споменати по-горе? Израел все още може да се похвали, че е достигнал този брой. Въпреки това, има увеличение на броя на случаите в Обединеното кралство тази седмица с 23.3% (в сравнение с предходната седмица) със съпътстващо увеличение и на смъртността⁶, докато в САЩ тази седмица има спад в броя на случаите с 22%.⁷ (в сравнение с предходната седмица). Данните през следващите няколко месеца ще определят дали решението на тези държави за отключване и премахване на ограниченията е било правилно или не? 

С всички тези фактори, свързани със сложността на вируса (различни щамове), заедно с хетерогенността на популацията, е невъзможно да се предвиди правилният P_I номер. Струва си да се спомене за степента на заразяване в Бразилия, една от най-тежко засегнатите страни в началните етапи на инфекцията с COVID-19. Въпреки високия процент на оценената серопревалентност (76%)¹¹ в Манаус и 70% в Перу¹², и двамата стават свидетели на ожесточена втора вълна. Въпреки че това може отчасти да се дължи на лекотата на ограниченията и проведените избори, много други фактори биха могли да бъдат отговорни за същото. Едно може да бъде надценяването на серопревалентността, която се наблюдава на 52.5% през юни 2020 г. Второто може да бъде появата на нови и по-преносими щамове (P.1, P.2, B.1.351, B.1.1.7), всеки със свой собствен уникален набор от мутации, които причиняват висока тежест на заболяването. На трето място, наличието на тези мутации може също да доведе до избягване на имунния отговор, генериран срещу оригиналния щам¹².  

Друг въпрос е за ефикасността на наличните в момента ваксини по отношение на защитата, която могат да предложат. Изчислено е средно, че ефикасността на ваксината по отношение на защитата срещу смърт е 72%⁸ което означава, че има 28% шанс човек да умре дори след като е бил напълно ваксиниран (след приемане на необходимите дози от ваксината). По-конкретно, Pfizer-BioNTech BNT162b2 е 85% ефективна след еднократна доза, докато Oxford-AstraZeneca ChAdOx1-S ваксината е 80% ефективна след единична доза⁹. И двете ваксини са ефективни срещу щама B.1.1.7⁹. Друг важен момент, който трябва да имате предвид тук, е, че ваксинацията не означава, че няма да се заразите с патогена, това означава, че ще бъдете защитени, както беше споменато по-горе и ще развиете леки или никакви симптоми на заболяването. Освен това, все още няма доказателства, че имунитетът, осигурен от инфекция и/или ваксини срещу SARS CoV-2, е дълготраен или не?¹⁰ Това означава, че трябва да има подходящо наблюдение и програмата за ваксинация може да се наложи да бъде разширена, ако случаят е такъв. 

В допълнение към постигането на стадо имунитет от населението чрез инфекция и по силата на пълна ваксинация, някои индивиди все още вероятно ще бъдат засегнати и ще страдат от заболеваемост или дори смъртност, дължаща се на COVID-19. Такива хора могат да бъдат идентифицирани с помощта на електронни здравни досиета (EHR) и да им бъдат осигурени подходящи превантивни грижи, както е описано¹³. 

В обобщение, прогнозирането на стадния имунитет за SARS CoV-2 е непреодолимо предизвикателство поради естеството на мутациите, придобити от вируса, които го правят по-предаваем в съчетание с хетерогенната популация, която се заразява. Предполага се, че до Р_o стане по-близо или по-малко от 1 (това означава постигане на стаден имунитет от 100%), населението трябва да продължи да спазва мерките за социално дистанциране, да мие ръцете, когато е възможно, и да носи маски на обществено място, за да избегне заразяване с болестта. Това означава, че страните трябва да обмислят добре, преди да решат да облекчат ограниченията, преди да постигнат 100% имунитет на стадото (от по-безопасна страна), за да избегнат по-катастрофални събития, причинени от COVID-19.  

***

Препратки 

1. Макдермот А. Основна концепция: Стадният имунитет е важен — и често неразбран — феномен на общественото здраве. Proc. Natl. Акад. Sci. 118 (21), (2021). DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2107692118 

2. Kadkhoda K. Стаден имунитет към COVID-19: Примамлив и неуловим, 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. Репродуктивният брой на COVID-19 е по-висок в сравнение с коронавируса на SARS. J Travel Med. 2020 март 13 г.; 27(2): taaa021. DOI: https://doi.org/10.1093/jtm/taaa021 . PMID: 32052846; PMCID: PMC7074654.  

4. Billah MA, Miah, M M, Khan M N. Репродуктивен брой на коронавирус: систематичен преглед и мета-анализ, базиран на доказателства на глобално ниво. PLoS One 15, (2020). Публикувано: 11 ноември 2020 г. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0242128 

5. Министерство на здравеопазването на Израелското правителство. Съобщение за пресата – Израел ще премахне всички ограничения за коронавирус. Дата на публикуване 23.05.2021 г. Предлага се онлайн на https://www.gov.il/en/departments/news/23052021-02 

6. Gov.UK – Коронавирус (COVID-19) в Обединеното кралство. Предлага се онлайн на https://coronavirus.data.gov.uk 

7. CDC Проследяване на данни за COVID – Ваксинации срещу COVID-19 в Съединените щати. Предлага се онлайн на  https://covid.cdc.gov/covid-data-tracker/#vaccinations 

8. Jablonska K, Aballea S, Toumi M. Въздействието в реалния живот на ваксинацията върху смъртността от COVID-19 в Европа и Израел medRxiv (2021). DOI:https://doi.org/10.1101/2021.05.26.21257844 

9. Ефективност на ваксините Pfizer-BioNTech и Oxford-AstraZeneca върху симптоми, свързани с covid-19, хоспитализация и смъртност при по-възрастни хора в Англия: тест отрицателно проучване случай-контрола BMJ, 373, (2021). DOI: https://doi.org/10.1136/bmj.n1088 

10. Пенингтън Т. Х. Стаден имунитет: може ли да сложи край на пандемията от COVID-19? Бъдеща микробиология, 16 (6), (2021). DOI: https://doi.org/10.2217/fmb-2020-0293 

11. Buss LF, Prete CA, Abrahim CM M et al. Три четвърти честота на атака на SARS-CoV-2 в бразилската Амазонка по време на до голяма степен неотслабена епидемия. наука. 371, 288-292, (2020). DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe9728 

12. Sabino E., Buss L., et al. 2021 г. Възраждане на COVID-19 в Манаус, Бразилия, въпреки високата серопревалентност. (2021). DOI:https://doi.org/10.1016/S0140-6736(21)00183-5 

13. Estiri H., Strasser ZH, Klann JG et al. Прогнозиране на смъртността от COVID-19 с електронни медицински досиета. npj цифра. Мед. 4, 15 (2021). DOI: https://doi.org/10.1038/s41746-021-00383-x 

***