Коллективный иммунитет от COVID-19: где мы?

 

https://www.nature.com/articles/s41577-020-00451-5

Fontanet, A., Cauchemez, S. COVID-19 herd immunity: where are we?. Nat Rev Immunol 20, 583–584 (2020). https://doi.org/10.1038/s41577-020-00451-5

9 сентября 2020

Коллективный иммунитет от COVID-19: где мы находимся?

Фонтане и Симон Кошемез

(Перевод Зои Дымент) 

Коллективный иммунитет - ключевая концепция для эпидемического контроля. Суть его в том, что достаточно, чтобы только часть населения была невосприимчивой к инфекции (путем преодоления естественной инфекции или путем вакцинации), чтобы эта перестала генерировать крупные вспышки. Ключевой вопрос нынешней пандемии COVID-19 заключается в том, как и когда можно добиться коллективного иммунитета и какой ценой.

Коллективный иммунитет достигается, когда один инфицированный человек в популяции вызывает в среднем менее одного вторичного случая, что соответствует тому, что эффективное репродуктивное числу R (то есть среднее числу людей, инфицированных этим случаем), без вмешательств, опускается ниже 1. В популяции, в которой люди смешаны однородно и одинаково восприимчивы и заразны, 
R = (1 - p_C)(1 - p_I)R₀          (1),
где p_C - относительное снижение частоты передачи из-за нефармацевтических вмешательств;
p_I - доля иммунных особей;
R₀ – репродуктивное число в отсутствии мер борьбы в полностью восприимчивой популяции. _R0 может варьироваться в зависимости от популяции и с течением времени, в зависимости от характера и количества контактов между людьми и потенциальных факторов окружающей среды.
В отсутствие мер контроля (p_C = 0) условие коллективного иммунитета R <1, где R = (1 - pI) R₀ достигается, когда доля иммунных особей p_I = 1 - 1/R₀. 
Для SARS-CoV-2 большинство оценок R₀ находится в диапазоне 2,5–4, без четкой географической картины. Для R₀ = 3, как эта величина оценивается для Франции¹, ожидается, что для достижения порога коллективного иммунитета для SARS-CoV-2 потребуется иммунитет населения на уровне 67%. Из уравнения ()1 также следует, что в отсутствие коллективного иммунитета интенсивность мер социального дистанцирования, необходимых для контроля передачи, снижается по мере роста популяционного иммунитета. Например, чтобы сдержать распространение при R₀ = 3, необходимо снизить уровень передачи на 67%, если население полностью восприимчиво, и только на 50%, если треть населения уже имеет иммунитет.
 Бывают ситуации, когда коллективный иммунитет может быть достигнут до того, как популяционный иммунитет достигнет p_I = 1 - 1/R₀. Например, если некоторые люди имеют больше шансов заразиться и передать инфекцию, потому что у них больше контактов, эти суперраспространители, скорее всего, заразятся первыми. В результате популяция восприимчивых людей быстро истощается от этих суперраспространителей, и скорость передачи замедляется. Однако количественно оценить влияние этого явления в контексте COVID-19 по-прежнему сложно. Для R₀ = 3 Бриттон и др.² показали, что, если мы учитываем возрастные особенности контактов (например, люди в возрасте> 80 лет имеют значительно меньше контактов, чем люди в возрасте 20-40 лет), порог коллективного иммунитета падает с 66,7% до 62,5%. Если мы далее предположим, что количество контактов существенно различается между людьми в одной возрастной группе, коллективный иммунитет может быть достигнут уже при иммунитете у 50% населения. Однако в этом сценарии отклонение от формулы p_I = 1 - 1/R₀ ожидается только в том случае, если это всегда одна и та же группа людей, которые являются потенциальными сверхраспространителями. Если сверхраспространение обусловлено событиями, а не отдельными людьми, или если меры контроля сокращают или изменяют набор потенциальных суперраспространителей, это может иметь ограниченное влияние на коллективный иммунитет. Еще один фактор, который может способствовать снижению порога коллективного иммунитета для COVID-19, это роль детей в передаче вируса. Предварительные отчеты показывают, что дети, особенно младше 10 лет, могут быть менее восприимчивыми и заразными, чем взрослые³, и в этом случае они могут быть частично исключены из расчета коллективного иммунитета.

 Популяционный иммунитет обычно оценивается посредством поперечных исследований репрезентативных выборок с использованием серологических тестов, которые измеряют гуморальный иммунитет. Опросы, проведенные в странах, затронутых эпидемией COVID-19 на ранней стадии, таких как Испания и Италия, показывают, что общенациональная распространенность антител колеблется от 1 до 10%, с пиками около 10-15% в сильно пострадавших городских районах⁴. Интересно, что это согласуется с более ранними прогнозами, сделанными с помощью математических моделей, использующих число смертей, представленных в национальной статистике, и оценок коэффициента смертности от инфекции, то есть вероятности смерти от инфекции^1,5. Некоторые утверждали, что гуморальный иммунитет не охватывает весь спектр защитного иммунитета от SARS-CoV-2 и что первая волна эпидемии привела к более высокому уровню иммунитета среди населения, чем измеренный с помощью поперечных исследований антител. Действительно, реактивность Т-клеток при отсутствии выявляемого гуморального иммунитета была документально подтверждена среди контактировавших с пациентами⁶, хотя защитный характер и продолжительность наблюдаемого ответа неизвестны. 

Также неизвестно, может ли ранее существовавший иммунитет к другим коронавирусам обеспечить некоторый уровень перекрестной защиты. В нескольких исследованиях сообщалось о перекрестно-реактивных Т-клетках у 20–50% лиц, ранее не получавших SARS-CoV-2⁷. Однако еще предстоит определить, могут ли эти Т-клетки предотвратить заражение SARS-CoV-2 или защитить от тяжелого заболевания⁷. Предварительные отчеты об исследованиях среди детей не показывают корреляции между прошлыми инфекциями сезонными коронавирусами и восприимчивостью к инфекции SARS-CoV-2⁸. Очевидно, никакой стерилизующий иммунитет за счет перекрестной защиты не был виден во время вспышки SARS-CoV-2 на авианосце «Шарль де Голль», где 70% молодых взрослых моряков заразились до того, как эпидемия была остановлена⁹.

Принимая во внимание эти соображения, видно, что остается мало доказательств того, что распространение SARS-CoV-2 может прекратиться естественным путем до того, как по крайней мере 50% населения станет иммунным. Другой вопрос: что потребуется для достижения иммунитета у 50% населения, учитывая, что в настоящее время мы не знаем, как долго сохраняется естественный иммунитет к SARS-CoV-2 (иммунитет к сезонным коронавирусам обычно относительно недолговечный), особенно среди тех, кто имел легкие формы болезни, и может ли потребоваться несколько раундов повторного заражения, прежде чем будет достигнут устойчивый иммунитет. Реинфекция окончательно задокументирована только в очень ограниченном числе случаев, и неясно, является ли это редким явлением или может стать обычным. Точно так же неизвестно, как предыдущая инфекция повлияет на течение заболевания при повторной инфекции и повлияет ли некоторый уровень ранее существовавшего иммунитета на распространение вируса и его передачу.

 При пандемиях гриппа коллективный иммунитет обычно достигается после двух-трех эпидемических волн, каждая из которых прерывается типичной сезонностью вируса гриппа и, реже, с помощью перекрестной защиты через иммунитет к ранее встречавшимся вирусам гриппа и вакцинам, когда они доступны¹⁰. Для COVID-19, коэффициент летальности от которого составляет 0,3–1,3%^1,5, стоимость достижения коллективного иммунитета посредством естественной инфекции будет очень высокой, особенно в отсутствие улучшенного ведения пациентов и без оптимальной защиты людей от риска. Если предположить, что оптимистичный порог коллективного иммунитета составляет 50%, для таких стран, как Франция и США, это приведет к 100000–450000 и 500000–2100000 смертей соответственно. Мужчины, пожилые люди и люди с сопутствующими заболеваниями страдают непропорционально: коэффициент смертности от инфекций составляет 3,3% для лиц старше 60 лет и повышен среди лиц с диабетом, сердечными заболеваниями, хроническими респираторными заболеваниями и ожирением. Ожидаемое воздействие будет значительно меньше для более молодого населения.
 Эффективная вакцина - это самый безопасный способ добиться коллективного иммунитета. По состоянию на август 2020 года шесть вакцин против SARS-CoV-2 достигли третьей фазы испытаний, поэтому вполне вероятно, что некоторые из них станут доступны к началу 2021 года, хотя их безопасность и эффективность еще предстоит установить. Учитывая, что производство и доставка вакцины изначально будут ограничены, важно будет уделять приоритетное внимание группам населения, имеющим более высокий риск заражения и тем, кто подвержен риску тяжелой заболеваемости. Вакцины особенно подходят для создания коллективного иммунитета, потому что их распределение может быть специально нацелено на группы населения, подверженные высокому воздействию, например медицинских работников или лиц, часто контактирующих с клиентами. Более того, смертельный исход можно предотвратить, сначала нацелившись на очень уязвимые группы населения, хотя ожидается, что вакцины могут оказаться не столь эффективными для пожилых людей. Таким образом, вакцины могут иметь значительно большее влияние на сокращение циркуляции вирусов, чем естественный иммунитет, особенно если выясняется, что приобретенный естественным образом защитный иммунитет требует повышения за счет повторных инфекций (при необходимости вакцины можно регулярно усиливать). Кроме того, учитывая, что появляется все больше сообщений о долгосрочных осложнениях даже после легких форм COVID-19, вакцины, вероятно, станут более безопасным вариантом для людей, не относящихся к группе риска.

Для стран Северного полушария предстоящие осенний и зимний сезоны будут сложными, с вероятным усилением циркуляции вирусов, как это недавно наблюдалось при наступлении холодного сезона в Южном полушарии. На данном этапе только нефармацевтические меры, такие 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 уменьшающие передачу, или терапевтические средства, предотвращающие осложнения и летальный исход, могут стать важными для борьбы с эпидемией в ближайшие месяцы. Это до тех пор, пока не появятся вакцины, которые позволят нам достичь коллективного иммунитета наиболее безопасным способом.

ССЫЛКИ
1. Salje, H. et al. Estimating the burden of SARS-CoV-2 in France. Science 369, 208–211 (2020).
2. Britton, T., Ball, F. & Trapman, P. A mathematical model reveals the influence of population heterogeneity on herd immunity to SARS-CoV-2. Science 369, 846–849 (2020).
3. Goldstein, E., Lipsitch, M. & Cevik, M. On the effect of age on the transmission of SARS-CoV-2 in households, schools and the community. Preprint at medRxiv https://doi.org/10.1101/2020.07.19.20157362 (2020).
4. Byambasuren, O. et al. Estimating the seroprevalence of SARS-CoV-2 infections: systematic review. Preprint at medRxiv https://doi.org/10.1101/2020.07.13.20153163 (2020).
5. Flaxman, S. et al. Estimating the effects of non-pharmaceutical interventions on COVID-19 in Europe. Nature 584, 257–261 (2020).
6. Sekine, T. et al. Robust T cell immunity in convalescent individuals with asymptomatic or mild COVID-19. Cell https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.08.017 (2020).
7. Sette, A. & Crotty, S. Pre-existing immunity to SARS-CoV-2: the knowns and unknowns. Nat. Rev. Immunol. 20, 457–458 (2020).
8. Sermet-Gaudelus, I. et al. Prior infection by seasonal coronaviruses does not prevent SARS-CoV-2 infection and associated multisystem inflammatory syndrome in children. Preprint at medRxiv https://doi.org/10.1101/2020.06.29.20142596 (2020).
9. Service de santé des armées. Investigation de l’épidémie de COVID-19 au sein du Groupe Aéronaval. Service de santé des armées https://www.defense.gouv.fr/content/download/583466/9938746/file/20200405_929_ARM_SSA_CESPA_rapport_epidemie_covid19_Gan_VEXP.pdf (2020).
10. Miller, M. A., Viboud, C., Balinska, M. & Simonsen, S. The signature features of influenza pandemics — implications for policy. N. Engl. J. Med. 360, 2595–2598 (2009).

1.