Даже при полномасштабной вакцинации теоретический пороговый уровень коллективного иммунитета, необходимый для победы над COVID-19, кажется недосягаемым.
Около 50 % населения Израиля на данный момент полностью вакцинировано от COVID-19, однако коллективный иммунитет остается неустойчивым.
По мере того, как уровень вакцинации против COVID-19 растет во всем мире, люди резонно задаются вопросом: сколько еще продлится эта пандемия? Это вопрос, окруженный неопределенностью. Однако некогда популярная идея о том, что в конечном итоге иммунитет к SARS-CoV-2 появится у достаточного числа людей, чтобы в значительной степени заблокировать передачу вируса (то есть будет достигнут «пороговый уровень коллективного иммунитета»), начинает выглядеть маловероятной.
Этот порог, как правило, достижим только при высоких показателях вакцинации, и многие ученые полагали, что как только люди начнут массово вакцинироваться, коллективный иммунитет позволит обществу вернуться к нормальной жизни. Согласно большинству оценок, пороговый уровень будет достигнут, когда 60–70 % населения получат иммунитет либо в результате вакцинации, либо в результате перенесенного контакта с вирусом. Но по мере начала второго года пандемии мышление начинает меняться. В феврале независимый специалист по анализу данных Юян Гу (Youyang Gu) изменил название своей популярной модели прогнозирования COVID-19, звучавшее как «Путь к коллективному иммунитету» на «Путь к нормальности». Он сказал, что достижение порогового уровня коллективного иммунитета выглядит маловероятным из-за таких факторов, как нерешительность в отношении вакцинации, появление новых вариантов коронавируса и запоздалое начало вакцинации детей.
Гу — специалист по анализу данных, но его мышление совпадает с мнением многих в сообществе эпидемиологов. «Мы отходим от идеи, что достигнем порогового уровня коллективного иммунитета, и тогда пандемия исчезнет навсегда», — говорит эпидемиолог Лорен Ансель Мейерс (Lauren Ancel Meyers), исполнительный директор в Консорциуме моделирования COVID-19 из Техасского университета (University of Texas at Austin COVID-19 Modeling Consortium). Этот сдвиг отражает сложности и проблемы пандемии и не должен заслонять факт эффективности вакцинации. «Применение вакцины будет означать, что вирус начнет угасать сам по себе», — говорит Мейерс. Но по мере появления новых вариантов вируса и потенциального ослабления иммунитета к инфекциям «мы можем оказаться в ситуации, когда через несколько месяцев или год мы все еще будем бороться с угрозой, и нам придется иметь дело с будущими вспышками».
В долгосрочной перспективе COVID-19, вероятно, станет эндемическим заболеванием, во многом похожим на грипп. Но в ближайшей перспективе ученые рассматривают новую норму, которая не включает коллективный иммунитет. Вот некоторые из причин такого образа мышления и их значение для следующего года пандемии.
Неясно, предотвращают ли вакцины передачу инфекции
Ключ к коллективному иммунитету заключается в том, что даже если человек заразится, вокруг будет слишком мало восприимчивых хозяев, чтобы поддерживать передачу — те, кто был вакцинирован или уже перенес инфекцию, не могут заразиться и распространять вирус. Вакцины от COVID-19, например, разработанные компаниями Moderna и Pfizer-BioNTech, чрезвычайно эффективны для предотвращения заболевания с клиническими проявлениями, но до сих пор неясно, защищают ли они от бессимптомного заражения или от распространения вируса среди людей. Это создает проблему для коллективного иммунитета.
«Коллективный иммунитет имеет значение только в том случае, если у нас есть вакцина, которая блокирует передачу вируса. Если такой вакцины нет, то единственный способ получить коллективный иммунитет у населения — это вакцинировать абсолютно всех»,— говорит Швета Бансал (Shweta Bansal), специалист в области математической биологии из Джорджтаунского университета в Вашингтоне, округ Колумбия. По ее словам, чтобы обеспечить коллективный иммунитет, эффективность вакцины в плане прекращения передачи вируса должна быть «чертовски высокой», и на данный момент все имеющиеся данные не являются убедительными. «Данные по вакцинации Moderna и Pfizer выглядят весьма обнадеживающе», — говорит она, но большое значение будет иметь то, насколько хорошо эти и другие вакцины остановят передачу вируса.
Чтобы что-то изменить, вакцина не обязательно должна блокировать передачу инфекции на 100 %. Даже эффективность в 70 % была бы «поразительной», говорит Сэмюэл Скарпино (Samuel Scarpino), ученый в области сетевых технологий, изучающий инфекционные заболевания в Северо-Восточном университете в Бостоне, штат Массачусетс. Однако даже при таких показателях может происходить масштабное распространение вируса, из-за чего будет намного сложнее разорвать цепочки передачи.
Внедрение вакцины неравномерно
Скорость производства и распространение вакцины имеют значение по
разным причинам, говорит Мэтт Феррари (Matt Ferrari), эпидемиолог из
Центра динамики инфекционных заболеваний при Университетском парке
Пенсильванского государственного университета. По его словам, идеально
скоординированная глобальная кампания могла бы уничтожить COVID-19, по
крайней мере, теоретически. «Технически это осуществимо, но на самом
деле — очень маловероятно, что мы добьемся этого в глобальном масштабе»,
— говорит он. Существуют огромные различия в эффективности внедрения
вакцины между странами (рис. 1).
Рисунок 1 | Неравенство в распределении
Израиль начал вакцинацию своих граждан в декабре 2020 года, и отчасти благодаря соглашению с компанией Pfizer–BioNTech о предоставлении данных в обмен на дозы вакцины, в настоящее время он занимает лидирующие позиции в мире по темпам ее внедрения. В начале кампании медицинские работники вакцинировали более 1 % населения Израиля ежедневно, как говорит Двир Аран (Dvir Aran), специалист по биомедицинским данным из Техниона — Израильского технологического института в Хайфе. По состоянию на середину марта около 50 % населения страны были полностью вакцинированы двумя дозами, необходимыми для защиты. «Теперь проблема в том, что молодежь не хочет ставить себе уколы», — говорит Аран, поэтому местные власти заманивают их такими вещами, как бесплатная пицца и пиво. Между тем соседи Израиля — Ливан, Сирия, Иордания и Египет — до сих пор не вакцинировали даже 1 % своего населения.
В Соединенных Штатах доступ к вакцинам был неравномерным. В некоторых штатах, таких как Джорджия и Юта, полностью вакцинировано менее 10 % населения, тогда как на Аляске и Нью-Мексико — более 16 %.
В большинстве стран распределение вакцин стратифицировано по возрасту, причем приоритет отдается пожилым людям, которые наиболее подвержены риску смерти от COVID-19. Однако пока неясно, когда появится и будет ли одобрена вакцина для детей. В настоящее время компании Pfizer–BioNTech и Moderna уже проводят клинические испытания своих вакцин среди подростков, а вакцины Oxford–AstraZeneca и Sinovac Biotech апробируются у детей в возрасте до трех лет. Однако до получения результатов остается еще несколько месяцев. По словам Бансал, если вакцинация детей невозможна, то для достижения коллективного иммунитета потребуется иммунизация гораздо большего числа взрослых. (Лица в возрасте 16 лет и старше могут получить вакцину Pfizer-BioNTech, но другие вакцины одобрены только для лиц в возрасте 18 лет и старше.) В США, например, 24 % людей моложе 18 лет (по данным переписи 2010 года). Если большинство лиц моложе 18 лет не могут получить вакцину, то 100 % лиц старше 18 лет должны быть вакцинированы для достижения 76 % иммунитета среди населения.
По словам Бансал, еще один важный момент, который следует учитывать, — это географическая структура коллективного иммунитета. «Ни одно сообщество не обитает на изолированном острове, и ландшафт иммунитета, который окружает сообщество, действительно имеет значение», — говорит она. Вспышки COVID-19 происходили кластерно по всей территории Соединенных Штатов в результате поведения людей или местной политики. Результаты предыдущих мер по вакцинации позволяют предположить, что иммунитет также будет иметь тенденцию к географической кластеризации, добавляет Бансал. Например, локальное сопротивление вакцинации против кори привело к появлению небольших очагов возобновления болезни. «Географическая кластеризация сделает путь к коллективному иммунитету гораздо менее прямым и по сути означает, что мы будем играть в игру «ударь по кроту» со вспышками COVID». Даже для страны с высоким уровнем вакцинации, такой как Израиль, сохраняется вероятность новых вспышек, если в соседних странах не добились того же самого, ведь их население может перемешиваться.
Новые варианты меняют уравнение коллективного иммунитета
Помимо того, что планы внедрения вакцин сталкиваются с препятствиями в распространении и распределении, появляются новые варианты SARS-CoV-2, которые могут быть более трансмиссивными и устойчивыми к вакцинам. «Мы участвуем в гонке с новыми вариантами», — говорит Сара Дель Валье (Sara Del Valle), специалист в области математической и вычислительной эпидемиологии из Национальной лаборатории Лос-Аламоса в Нью-Мексико. По ее словам, чем больше времени требуется, чтобы остановить передачу вируса, тем больше этих вариантов должно появиться и распространиться.
Бразилия начала массовое распространение вакцины CoronaVac от Sinovac Biotech в январе.
То, что происходит в Бразилии — поучительная история. Исследование, опубликованное в журнале «Science», указывает на то, что замедление распространения COVID-19 в городе Манаус в период с мая по октябрь могло быть связано с эффектом коллективного иммунитета (L. F. Buss et al. Science 371, 288–292; 2021). Этот район серьезно пострадал от болезни, и иммунолог Эстер Сабино (Ester Sabino) из Университета Сан-Паулу с коллегами подсчитали, что к июню 2020 года было инфицировано более 60 % населения. По некоторым оценкам, этого должно было хватить, чтобы население достигло порогового уровня коллективного иммунитета, но в январе в Манаусе наблюдался огромный всплеск заболеваемости. Этот всплеск произошел после появления нового варианта, известного как P.1, и это позволяет предположить, что предыдущие случаи инфицирования не обеспечивали надежную защиту от вируса. «В январе 100 % случаев в Манаусе были вызваны P.1», — говорит Сабино. Скарпино подозревает, что цифра в 60 % могла быть завышенной. Но даже в этом случае, по его словам, «здесь все еще остается возможность новой волны, несмотря на высокий уровень иммунитета».
По словам Феррари, есть еще одна проблема, с которой нужно бороться по мере нарастания иммунитета среди населения. Более высокий уровень иммунитета может создать давление отбора, которое будет благоприятствовать вариантам, способным заразить иммунизированных людей. Быстрая и тщательная вакцинация может предотвратить распространение нового варианта. Но, опять же, неравномерность внедрения вакцины создает проблему, говорит Феррари. «У вас неплохой иммунитет, но у вас все еще немало болезней, и вы застряли посередине». Он добавляет, что вакцины почти неизбежно создадут новое эволюционное давление, которое приведет к появлению новых вариантов, и это является хорошим поводом для создания инфраструктуры и процессов для их мониторинга.
Иммунитет не может длиться вечно
При расчетах коллективного иммунитета учитывают два источника индивидуального иммунитета: вакцины и естественную инфекцию. По словам Бансал, у людей, которые были инфицированы SARS-CoV-2, по-видимому, развивается некоторый иммунитет к вирусу, но как долго он сохраняется, остается вопросом. Учитывая то, что известно о других коронавирусах и предварительно — о SARS-CoV-2, скорее всего, иммунитет, связанный с инфекцией, со временем ослабевает, поэтому это необходимо учитывать при расчетах. «У нас до сих пор нет убедительных данных об ослаблении иммунитета, но мы знаем, что вероятность этого — не ноль и не 100 %», — говорит Бансал.
Разработчики моделей не смогут подсчитать всех, кто был заражен, при расчете того, насколько близко популяция подошла к пороговому уровню коллективного иммунитета. И им придется учитывать тот факт, что вакцины эффективны не на 100 %. Если постинфекционный иммунитет длится всего несколько месяцев, то это означает, что сроки доставки вакцины будут очень сжатыми. Также будет важно понять, как долго сохраняется поствакцинальный иммунитет и нужны ли будут повторные вакцинации в будущем. По обеим этим причинам COVID-19 может стать похожим на грипп.
Вакцины могут изменить поведение человека
По словам Арана, при нынешнем уровне вакцинации Израиль приближается к теоретическому пороговому уровню коллективного иммунитета. Проблема заключается в том, что по мере того, как все больше людей будет вакцинировано, их социальные взаимодействия будут усиливаться, и это изменит уравнение коллективного иммунитета, которое частично зависит от того, сколько людей подвергается воздействию вируса. «Вакцина не является сверхнадежной, — говорит он. — Представьте, что вакцина обеспечивает 90 %-ную защиту: если до вакцинации вы встречались максимум с одним человеком, а после — встречаетесь с десятью людьми, вы возвращаетесь к исходной точке».
По словам Мейерс, наиболее сложными аспектами моделирования COVID-19 являются социологические компоненты. «То, что мы знали о человеческом поведении до сих пор, можно смело отбросить, поскольку мы живем в беспрецедентные времена и ведем себя беспрецедентным образом». Мейерс и другие пытаются скорректировать свои модели «на лету», чтобы учесть изменения в поведении людей, такие как ношение масок и соблюдение социальной дистанции.
По словам Дель Валье, решающую роль в сдерживании заболеваемости по-прежнему будут играть немедикаментозные вмешательства. По ее словам, весь смысл заключается в том, чтобы прервать путь передачи инфекции, а ограничение социальных контактов и продолжение защитного поведения, такого как ношение масок, может помочь в сокращении распространения новых вариантов во время внедрения вакцин.
Но будет сложно остановить возвращение людей к поведению, свойственному им до пандемии. Правительства Техаса и некоторых других штатов США уже отменяют масочный режим, хотя значительная часть населения этих штатов остается незащищенной. По словам Скарпино, очень неприятно видеть, что люди отказываются от защитного поведения уже сейчас, поскольку сохранение мер, которые, похоже, работают, таких как ограничение собраний в помещении, может в значительной степени способствовать прекращению пандемии. Пороговый уровень коллективного иммунитета — это не «мы в полной безопасности», а «мы в большей безопасности», как утверждает Скарпино. Даже после того, как пороговый уровень будет преодолен, все равно будут происходить отдельные вспышки заболевания.
Чтобы понять суммарный эффект поведения и иммунитета, подумайте о том, что этот сезон гриппа был необычайно мягким. «Грипп, вероятно, заразен не менее, чем COVID-19», — говорит Скарпино. «Почти наверняка причина, по которой грипп не проявился в этом году, заключается в том, что около 30 % нашего населения обычно имеют иммунитет, поскольку перенесли инфекцию в предыдущие годы, а вакцинация охватила, возможно, еще 30 %. Таким образом, мы получили, вероятно, 60 % или около того популяции с иммунитетом». Добавьте к этому ношение масок и социальную дистанцию, и «грипп просто не справится», — говорит Скарпино. Этот упрощенный расчет показывает, как поведение людей может изменить уравнение коллективного иммунитета и почему необходимо вакцинировать как можно больше людей, поскольку люди перестают практиковать такое поведение, как соблюдение социальной дистанции.
Прекращение передачи вируса — один из способов вернуться к нормальной жизни. Но другой способ может заключаться в предотвращении тяжелого течения заболевания и гибели, говорит Стефан Флаш (Stefan Flasche), эпидемиолог и специалист по вакцинам Лондонской школы гигиены и тропической медицины. Учитывая то, что к настоящему времени известно о COVID-19, «достижение коллективного иммунитета с помощью вакцин довольно маловероятно», — говорит он. Пришло время более реалистичных ожиданий. По словам Флаша, вакцина — «совершенно потрясающая разработка», но она вряд ли полностью остановит распространение вируса, поэтому нам нужно подумать о том, как мы можем жить с этим вирусом. Это не так мрачно, как может показаться. Даже без коллективного иммунитета возможность вакцинации уязвимых людей, по-видимому, сокращает число госпитализаций и смертей от COVID-19. Болезнь, возможно, не исчезнет в ближайшее время, но ее распространенность, скорее всего, уменьшится.
