什么是群体免疫?
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2020-07-20 15:37
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火星译客
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实现畜群免疫并不像看起来那样简单,而且并非总是可能实现的。

图片:©Ben Hasty / MediaNews Group /通过Getty Images阅读Eagle)

群体免疫是指一个群体对某种疾病具有足够的免疫能力,从而可以防止疾病的传播。曼彻斯特大学的研究人员在1923年首次创造了这个词,用来描述一群被试动物(在这种情况下是老鼠)是如何对某种疾病产生免疫力的,尽管并不是所有的动物都接种了疫苗。

广泛接种疫苗是实现群体免疫最可靠的方法。“群体免疫的整个概念源于这样一个问题:在一个群体中需要多少人接种疫苗才能根除一种疾病,”英国东安格利亚大学教授、世界卫生组织感染预防委员会成员保罗 亨特说。

但实现群体免疫通常要比这复杂得多,而且并不总是可能的,特别是对于导致COVID-19的新型冠状病毒,目前还没有疫苗。“群体免疫涉及病毒本身之外的多种因素,”梅奥诊所疫苗研究小组主任格雷戈里·波兰说。

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如何测试群体免疫力

计算出需要多少人对某种疾病具有免疫力才能使其不再继续感染人群相对简单。首先,科学家们确定病原体的R0(读作R-nought),这是一个变量,它根据病原体的内在特性估计一个传染个体将感染的平均人数。值得注意的是,R0并不是一成不变的。更精确的数字Rt表示随着疫情的发展和随着时间的推移对疫情作出反应而变化的条件,每个人预期的病例数。但是为了计算群体免疫所需的阈值,流行病学家从R0开始。

据美国国家公共电台报道,2014年爆发的埃博拉病毒的R0约为2,这意味着一名感染埃博拉病毒的患者平均感染了另外两名患者。对于麻疹,这一数字接近15。美国疾病控制与预防中心(Centers for Disease Control and Prevention)的数据显示,尽管目前还无法确定,但研究人员猜测,导致COVID-19的病毒的R0大约为3。

R0值看似很低的疾病,只要R0值略高于1,仍有可能迅速失控。“如果我们假设COVID-19的R0是3,这意味着,对于每一个病例,你最终会有3个次要病例,”亨特告诉《生命科学》,“1、3、9、27,等等。”

实现群体免疫的关键是将疾病的R0(或根据最新信息,Rt)变为1。当个体通过接种疫苗或从疾病中恢复后获得的自然免疫力对病原体产生免疫时,一个病例会感染该群体中越来越少的人。对于麻疹(R0 = 15),当15人中有14人,即约93%的个体具有免疫力时,群体免疫就开始了。对于COVID-19,三分之二(约66%)可能就足够了。

“对于传染性很强的病原体,需要接近100%的人口接种疫苗,”亨特说。“考虑到COVID-19的R0在2到3之间,如果我们能让三分之二的人接种疫苗,我认为就可以了。”

如何实现群体免疫

当科学家谈到群体免疫时,几乎总是在疫苗的背景下。伦敦帝国理工学院免疫学教授丹尼·阿尔特曼告诉《生活科学》杂志:“群体免疫将是[COVID-19]疫苗项目的主要目标。”“这就是为什么需要冷静和客观地评估和比较候选疫苗。我们需要具有免疫原性(产生免疫反应)的疫苗,它们具有保护性、安全性,并能产生持续的反应。”

但还有另一种方法可以获得群体免疫力。如果问题导致那些终身免疫的病原体感染,并允许或多或少地传播未经感染率将成倍增加,然后自然地平,下降,随着越来越多的人赶上疾病消失,恢复,成为对再感染,没有引入免疫疫苗。

然而,这种方法并不可靠,原因有二。

首先,它只在相对封闭的人群中起作用,在这种人群中,新的、未接触过的个体不会经常到来,为饥饿的病原体提供饲料。即使是与世隔绝的社区也不能完全避免这种风险,因为“儿童并非生来就具有免疫力,”亨特说。“由于群体免疫系统的存在,我们认为许多疾病会消失,因为有足够多的新生儿进入人口中,使疾病继续蔓延。”

其次,获得性感染的群体免疫只有在足够比例的人口实际感染了这种疾病时才会产生。根据受疫情影响的欧洲国家的初步数据以及2020年7月发表在《柳叶刀》(the Lancet)杂志上的一项来自西班牙的研究,这并不是一个不可否认的结论,几乎可以肯定,COVID-19不会出现这种情况。这些数字表明,尽管损失惨重,新型冠状病毒只感染了一小部分人口——远低于群体免疫的门槛。“瑞典有很多感染,很多死亡,而且没有达到群体免疫力。西班牙和意大利也没有实现群体免疫,调查发现这些国家的免疫率可能是15%,”波兰说。

虽然人们很容易认为,一旦患者从COVID-19中康复,他们就会对未来的感染具有免疫力,但研究越来越表明,情况可能并非如此。

他补充说:“我们看到了这些‘COVID派对’,人们想的是‘我会去派对上,被感染后就结束了’。”“除了把自己暴露在潜在致命疾病的愚蠢之外,这是一种无知的做法,它预设了一个可能不存在的事实——一旦感染,就会产生免疫。”

群体免疫并不总是有效

实现群体自然免疫的成分是很容易理解的。阿尔特曼告诉《生活科学》杂志说:“你想要的是一种能够保证产生强大免疫力、基本上无症状传播、R0较低的疾病。”但是,即使R0相对较高,而且大多数患者都有症状,通过有效的疫苗和疫苗计划,群体免疫仍然是可能的。他说:“想想我们那些大型的、公共卫生的疫苗接种成功案例:天花和小儿麻痹症,它们都完全是由于大规模、持续的疫苗接种计划和简单、高效的疫苗。”

强大的免疫系统是必要的,以确保那些有免疫能力的人能够保持足够长的时间,让病原体灭绝。无症状传播是有帮助的,因为它意味着在人群等待群体免疫形成的过程中,死亡的人数可能更少——并且增加了有足够的幸存者首先影响群体免疫的可能性。当然,较低的R0降低了需要多少人具有免疫力的门槛,我们才能看到感染率持平和下降。

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尽管如此,一些看似具有强大群体免疫力的疾病,却从未真正实现这一目标。例如,尽管广泛感染和接种疫苗,水痘从未从人口中完全根除。这是因为导致水痘的病毒潜伏在那些被感染的人的神经根中,即使在他们恢复和获得对疾病的免疫力之后。一旦被感染的人变老,他们的免疫系统就会变弱,病毒就会重新激活,导致带状疱疹,而带状疱疹又会引发水痘。

亨特说:“在一个小岛社区,你可能已经根除了水痘,但接着某人的奶奶就会得水痘,几个星期之后,岛上的每个孩子都得水痘。”“你已经获得了群体免疫力,(看起来)病毒已经灭绝了,但它实际上还在等待爆发。”世界卫生组织表示,结核病也出现了类似的现象。

如果疫苗只在人群中产生短暂的免疫,那么疫苗诱导的群体免疫也会失败。百日咳和腮腺炎最近重新出现,在疫苗计划被认为已经根除了这些疾病很久之后,研究表明,虽然疫苗不遵守发挥了作用,但爆发的部分原因是疫苗随着时间的推移失去了效力。波兰人说:“在过去的几年里,百日咳和腮腺炎都爆发了,这主要是由于免疫力逐渐下降。”

COVID-19是否有可能获得群体免疫?

有了有效的疫苗,我们就有可能实现群体免疫,结束COVID-19大流行。但定期加强注射可能是必要的,因为康复患者的早期数据显示,新型冠状病毒仅能提供几个月或几年的免疫力。

波兰说:“我们知道,SARS、中东呼吸综合征和季节性冠状病毒患者在感染后两三年就检测不到抗体,所以这并不奇怪。”他补充说:“我要接种疫苗,像麻疹、风疹、天花或小儿麻痹症那样获得永久的免疫力,这种想法在这种情况下是不正确的。”

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然而,如果没有疫苗,COVID-19极其不可能产生自然的群体免疫,因为感染率甚至无法接近将R0降低到1所需的百分比。“西班牙的研究表明,即使是现在,也只有不到10%的西班牙人感染过这种病毒,”亨特说。“你需要10到15倍的病例和死亡,才能获得群体免疫。”这可能需要几个月或几年的时间才能达到这个阈值,到那时,许多感染该病的人无论如何都可能失去免疫力——为再次感染和另一个疾病和损失的循环创造条件。

发人深省的是,即使COVID-19有可能自然发生群体免疫,也需要比我们看到的更多数量级的屠杀。阿尔特曼说:“你可以忍受一种可怕的流行病,这种流行病摧毁了社会基础设施,造成大量死亡,但仍无法获得群体免疫力。”

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