“群体免疫”,行不通?

本文首发于微信公众号“海国图智研究院”

  本文作者:

  赵绍伊

  摘要

  经历了一年左右的等待后,世界进入了接种新冠疫苗的阶段。各个国家开始了主动寻找实现“群体免疫”效应的策略,通过大规模的人群接种有效的新冠疫苗,主动形成群体免疫屏障。由于实现群体免疫的干预因素众多,各国政府在疫苗接种覆盖率、接种人群选择、接种推广方面制定了不同的社会公共政策。群体免疫屏障实现路径对于国家制定防疫政策以及疫苗接种决策具有一定的启示意义。本文从疫苗接种策略出发,探讨“群体免疫”理论对社会公共政策的启示。

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  1. 群体免疫屏障的概念

  人类首次捕捉到群体免疫的影子,可追溯至20世纪30年代。1933年,美国芝加哥卫生官员Dr.Arthur观察到,1900年—1930年间,当68% 的儿童感染了麻疹病毒,波士顿麻疹爆发似乎受到抑制;马里兰州巴尔的摩55% 的儿童罹患麻疹后,其余人口似乎受到了保护。“群体免疫”的方法从那时走进了人们对抗疾病的历史。

  “群体免疫” 是指通过个体免疫产生群体免疫效应以实现阻断病原传播。Leon Gordis主编的第五版流行病学对群体免疫的解释为“人群中较大比例获得免疫后,不仅免疫者得到保护,全人群可能也获得保护”。历史上,群体免疫的实现分为两种,其一,被动群体免疫是指大多数人被自然感染后获得自然形成的高比率的群体免疫力;该实现方式具有极大的道德风险,因为自然感染形成的免疫屏障伴随的是自然感染高死亡;在医疗干预措施尚不成熟时尚可以接受,在现代社会采用被动群体免疫则会被解读为不作为,冒着高死亡率的风险获得免疫屏障。其二,主动群体免疫,即在疫苗研发成功后,对人群进行疫苗接种与并采取防疫干预手段,有意识地主动获得免疫屏障。消灭的第一个严重传染病 ——天花,就是通过全球范围内广泛接种疫苗,使得天花病毒在人类身上彻底消灭。还有一些传染病,例如麻疹、脊髓灰质炎,已经通过接种疫苗形成一定免疫覆盖面,进而形成群体免疫,预防流行。

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  图源:贝壳,陆默.“群体免疫”策略:科学还是赌博[J]. 世界科学, 2020(05):10-12.

  实现群体免疫屏障的过程是复杂,由传染动力、传播模式以及获得免疫力的途径等多种因素决定。因此,实现群体免疫需要首先需要三个基本条件。第一,人体能产生稳固且可以维持较长时间的免疫力,这一点对疫苗的有效性提出了很高的要求。第二,病菌只存在于人与人的传播,病原不在其他物种传播。一些流行疾病如破伤风或狂犬病就涉及到自然传播或者动物传播,因此无法实现群体免疫。第三,感染者在人群中随机混合,即感染者与人群中的其他个体相遇的概率基本相同。若不为随机混合,如感染者周围均为易受感染的特殊人群,这些特殊人群依然会被感染。

  通过疫苗接种达到一定的疫苗覆盖率后,评估群体免疫屏障时还需要考虑疫苗的效果,以及已经通过自然感染获得抗体的人群比例;此外,不同场所场景传播感染率会产生不同的R0,不同疫苗对不同人群的保护效力也会有所不同。

  2. 群体免疫在新冠疫情防控中的政策考虑

  2.1 疫苗接种率与群体免疫屏障

  人群中具有免疫力的人占比为多少,才能有效阻断新冠病毒的有效传播?这主要取决于病毒传播能力的强弱,即基本再生数R0(Basic Reproductive Number)。R0是通过数学建模得到的估算——当感染传入完全易感染的人群时,1名感染者平均能传染易感染者的人数。关于R0的测算,不同国家与不同机构在不同阶段有不同的测算方式。

  例如,去年年初牛津大学传染病演化生态学团队利用英国和意大利报告的新冠死亡病例数据,通过给定不同的参数以模拟三种不同的情景。前两种模拟场景的“人群中高风险易感人数占比”设定相同,都是1%,即100个人中,就有一个是65岁以上老人或有严重基础病,或在感染后出现呼吸衰竭等严重并发症的患者。但第一种场景将基本传染数(R0)设定为2.25,即一个感染者可以传染给2.25个人。第二个场景将R0值调高为2.75。第三种情景将高风险易感人数设定为0.1%。

  长期关注公卫政策的非营利研究机构“凯泽家庭基金会”发表的一篇报告指出,在美国18岁以上的成年人中,约37.6%感染新冠病毒后会出现严重的症状,即每10人中就有4人属于高风险易感群体。此外,不同的州感染比例有所不同,在最高的西弗吉尼亚州,感染比例可以达到49.3%;在最低的犹他州,也有30%。世卫组织一项综合了12个相关研究的报告显示,更合适的R0应该定为3.28,中位数是2.79。而随着疫情在欧洲大陆的急剧传播,帝国理工学院的流行病学团队两次上调了他们对R0值的估算,第一次是在3月26日,将R0值的区间设定为2.4~3.3,四天以后,再次提高到3~4.7。

  综上所述,虽然不同机构的研究结果略有出入,但新冠病毒的R0数值大致为3。由(1-1/R0)*100%估算出的建立群体免疫屏障的接种率表明,至少需要66%的人接种疫苗才可以建立免疫屏障。

  根据国家卫健委每日下午近3时公布的疫苗接种情况数据,截至2021年6月15日,全国累计报告接种疫苗9亿次;接种人数从1亿到2亿用时25天,从2亿到3亿用时16天,从3亿到4亿用时9天,从4亿到5亿用时7天,从5亿到6亿用时仅仅5天——意味着这5天平均每天接种超过2千万剂次;但从7亿到8亿的用时开始不再增长,回到6天(6月3日至8日),平均每天接种1714.7万剂。根据目前的接种数据来看,我国目前本土日供应极限约为2千万剂次。

  由于疫苗的保护率不是百分之百,且保护率根据疫苗种类的不同会有一定波动(见文后注释),计算我国免疫屏障实现的疫苗接种率时还要考虑我国现在所使用疫苗的保护率。中国主要接种的疫苗为2剂型灭活疫苗,1剂腺病毒疫苗和3剂重组蛋白疫苗,后两种疫苗目前产量较少——平均下来国民基本上需要2剂次接种。灭活疫苗的保护率小于80%,中国人口有14.1亿,实际接种人口只有不低于90%,才能建立产生抗体、免疫屏障的有效人口比例,即不少于70%(80%*90%)人口比例获得免疫。因此,中国疫苗的接种目标剂次为14.1*90%*2=25.38亿。目前,我国已经接种9亿剂次,还需要接种16亿剂次左右。根据国家卫健委的安排,6月10日至30日,各地重点保障已接种第一剂次的群众完成第二剂次接种。按照6月3日至9日的周平均接种1714.7万剂次的速度推算,我国将在9月20日左右完成预期接种目标。

  2.2 人群异质性与实现群体免疫屏障的矛盾

  回顾过去一年多对抗新冠疫情的历史,在实现主动免疫时面临的挑战往往首先来源于对于病毒的真相不够了解。其次,来源于疫苗研发,新冠疫苗的有效性与生产力直接影响着主动实现群体免疫的进程。最后,来源于人口本身的异质性,这一点给群体免疫提出了挑战。这是由于群体免疫的理论基础认为人群中的所有个体均是随机混合的,且所有人的免疫性、个体行为、传染力等是相同的。然而现实中,均质的R0几乎不存在。人群之间具有极大的异质性,这一点也解释了流行病的医疗方案为何是极为复杂且环环相扣的。不同年龄、性别、种族在基因上就存在异质性,婴幼儿的疫苗接种覆盖率可实现的免疫阈值与成人必然不同。此外,地理分布与社会分布同样存在异质性,城市与乡村、国家与国家之间拥有不同的社会经济结构。

  正是因为人口生态系统所产生的人口效应很难通过数学建模简单片面化,人口学家对于群体免疫的概念往往持批判态度,甚至评判群体免疫主张低估了生态效益的负反馈调节能力。人口的异质性与生态特征要求政府在制定新冠病毒防控政策时考量人口分布生态与空间存在的形式。一般来说,人口密度与产业集聚方式、生活消费方式都会对疫情防控提出要求,疫苗接种策略也必须根据区域人口特点进行调整。

  2.3 群体免疫需克服自愿免疫中的搭便车问题

  虽然强制免疫的防疫效果更为显著,但也会带来一定舆论风险,比如侵犯个体的权利、影响政府的权威。然而,新冠疫苗自愿免疫策略需要克服疫苗接种搭便车问题——未接种疫苗的个体选择不付出任何努力便从群体免疫中获得好处的情况。当大多数人从自身利益考虑疫苗接种问题,一边等待别人选择接种疫苗同时规避疫苗副作用,一边获得免疫屏障时,社会通过自愿免疫获得新冠免疫屏障会变得非常困难。此外,自愿接种疫苗获得群体免疫屏障的挑战还可能源于接种人员对接种相关知识的匮乏,或对新冠病毒以及疫苗产品本身不够了解,进而盲目地复制他人的搭便车行为,最终选择不接种疫苗。面对这种困境上,激励性的自愿接种疫苗策略成为比较普遍的对策,也有很多学者通过博弈论的方法将合理的自愿免疫策略提供给公共卫生部门来控制传染病的传播。

  在这一方面,一些国外的抗疫经验值得学习。以色列在新冠疫苗接种策略上采用了大型伤亡事件管理法(Mass Casualty Event Management),从决策到执行履行合作与协同原则,从执行到后续连带措施上灵活应变,尤其是与社区、媒体的关系上,采用适应性原则。以色列人民对于这样的紧急应急管理体系信任度很高,因此当健康部采取可信度高的疫苗接种策略时,以色列从机制上一定程度克服了民众接种疫苗搭便车问题。意大利米兰的一项关于在教学医院实行疫苗接种运动分析指出,联合策略对于疫苗接种覆盖率提升较为适用,比如同时进行宣传和教育活动、开设临时和现场门诊进行疫苗接种,并配以游戏策略(各医院部门竞赛制)。

  2.4  我国疫苗接种策略一览

  在新冠疫苗类型的选择上,我国全面采用本国研发生产疫苗。目前有 4 款新冠疫苗获批国内附条件上市,3 款疫苗获批国内紧急使用,8 款疫苗在国外获批开展三期临床试验。在疫苗接种策略上,我国疫苗实施新冠疫苗全民免费接种,采取了“三步走”策略:从重点人群到高危人群再到普通人群,根据疫苗的产量和风险因素的判断,按照梯次推进、突出重点、知情同意、自愿和免费接种的原则,分步骤对各类人群开展接种。

  如今,针对大规模的人群接种工作,政府提供了线上预约服务、开设夜间接种服务、启用移动接种车、增设临时接种点等一系列行政措施服务于扩大疫苗接种人群。此外,疫苗生产技术的革新有效辅助了疫苗覆盖面的扩大。例如,为了满足日接种 2000 万剂次的接种峰值,工信部对接各疫苗生产企业研究制定增产扩能方案。同时,多条新冠疫苗生产线开足马力,24 小时运转,也加速疫苗产能的释放。

  与世界其他国家相比,我国政府在疫苗接种上从中央到地方,从地方到社区街道,利用城市乡镇街道管理体制以及社区居委会等基层治理办法,做到了全民的疫苗接种宣传;在疫苗接种上利用了数字化登记与记录,与公民线上出行健康码关联,引导性使疫苗接种成为公民的权利与义务。同时,我国因为最早经历了新冠疫情暴发,公民对于免疫意识较为强烈,自愿接种疫苗意愿相对较高。由此,我国通过地方行政治理体系克服了自愿免疫搭便车问题。此外,为了维护公民免疫的权利,国家卫健委对于个别地方在新冠疫苗接种工作中出现的“一刀切”强制要求全员接种的做法严格要求予以纠正,鼓励应接尽接和自愿原则相结合,在充分告知的基础上,引导并鼓励群众积极接种、主动接种。

  3. 结语

  从理论上说,当全球有足够数量的人群接种新冠疫苗,就可形成群体免疫,阻止病毒的指数级传播;但在现实中,疫苗接种策略与群体免疫屏障实现的各个环节息息相关。每个知情个体都会根据他们的利益“激励”作出有关疫苗接种的决定。此外,各国的人口群体的特质、社会距离以及疫苗选择与疫苗产能都会影响疫苗接种策略。总之,疫苗接种策略的制定与落实,往往考验的是一个国家卫生健康部门的公信力与执行力。

  注释:考虑到疫苗保护效力(Vaccination Effectiveness) 的问题,一款95%保护效力的疫苗需要67%的人接种才能基本上阻断传播链条。一款70%保护效力的疫苗需要86%的人群接种才能形成免疫屏障

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