COVID-19: En utvärdering av flockimmunitet och vaccinskydd

Flockimmunitet för Covid-19 sägs uppnås när 67 % av befolkning is immun till virus genom infektion och/eller vaccination, medan patogenen förblir välkarakteriserad (omuterad) under hela överföringen i den välkarakteriserade populationen. I fallet med SARS CoV-2-infektion är uppnåendet av flockimmunitet utmanande på grund av uppkomsten av nya varianter av oro (VoC), som leder till att VoC inte svarar på de antikroppar som genereras mot förälderstammen. Data visar att Israel kan ha uppnått flockimmunitet eftersom det har nått en siffra på 67.7 % av befolkningen som är immun medan Storbritanniens immune befolkningen är 53.9% och USA är 50.5%. Trots en högre infektionsfrekvens i Brasilien initialt har flockimmuniteten fortfarande inte uppnåtts. Detta tyder på att befolkningen bör hålla sig till social distansering, tvätta händer och bära masker och riktlinjerna för upplåsning och hur lätta restriktioner bör övervägas noggrant för att förhindra ytterligare katastrofala händelser från Covid-19. 

För att nå det "normala" scenariot var världen i pre-Covid-19, måste flockimmunitet utvecklas inom befolkningen så att människor kan flytta ut och ströva fritt som tidigare. Flockimmunitet kan antingen uppnås genom att människor blir naturligt infekterade av viruset eller genom att vaccinera en viss andel av människorna. Låt oss titta på hur vaccination och infektion tillsammans kan leda till flockimmunitet och leda oss tillbaka till det liv utan masker och social distansering som vi levde tidigare. 

Flockimmunitet^{1, 2} avser en uppskattning av hur många personer som måste vaccineras eller smittas för att säkerställa att viruset inte längre överförs till människor. Det betyder att det inte längre finns mottagliga individer som kommer att få infektionen och sprida dem vidare. Även om flockimmunitet (P_I, andel av befolkningen som är immun) kan beräknas utifrån en enkel matematisk formel^{1, 2}, P_I = 1-1/R_odär R_o ("R-nought") betecknar antalet sekundära fall orsakade av infektionen, även kallat det grundläggande reproduktionstalet när infektion inträffar i immunologiskt naiva befolkning (population som inte har infekterats eller vaccinerats av viruset). Vid SARS CoV-2, R_o har uppskattats till cirka 3, vilket innebär att varje person kommer att smitta i genomsnitt 3 personer^{3, 4}. När vi ersätter detta i formeln ovan får vi ett P_I siffran 0.67 vilket betyder att om 67 % av befolkningen antingen är smittad och/eller har vaccinerats så sägs flockimmuniteten ha nått.  

Betyder det att länder som Israel har uppnått flockimmunitet som 67.7 % (58.2 % helt vaccinerade plus 9.5 % infekterade) av befolkningen i Israel⁵ är immuna medan länder som Storbritannien och USA kommer att uppnå flockimmunitet när de har 67 % av befolkningen är antingen infekterade och/eller har vaccinerats, vilket för närvarande ligger på 53.9 % (47.3 % helt vaccinerade plus 6.6 % infekterade) i Storbrittanien⁶och 50.5 % (40.5 % helt vaccinerade plus 10 % infekterade) i USA⁷?  

Det är svårt att svara på denna fråga eftersom beräkningen av flockimmunitet (P_I) baseras på antaganden om att patogenen är välkarakteriserad och att den infekterar en välkarakteriserad population. Tyvärr är båda inte sant i det här fallet eftersom detta är ett nytt virus och befolkningen som är infekterad är mycket heterogen. Det kompliceras ytterligare av det faktum att det finns nya varianter av SARS CoV-2-viruset som dyker upp i befolkningen som kan eller kanske inte svarar på vaccinet på samma sätt som den ursprungliga virusstam mot vilken vaccinet har designats. Dessutom är de nya varianterna av viruset inte ens desamma som påverkar alla länder. Medan Storbritannien övervägande har B.1.1.7-varianten, har Indien, Singapore och andra länder B1.617-varianten, Brasilien har B.1.351, P.1 och P.2-varianten medan Mellanöstern har B.1.351-varianten i tillägg till andra. Betyder det att fler människor smittas av de nya varianterna oavsett om de vaccineras mot den ursprungliga stammen som trycker på R_o till ett högre antal? AR_o av 5 skulle innebära att 80 % av befolkningen bör vara immuna för att förhindra ytterligare infektion. Ändå har dessa länder (Israel, Storbritannien och USA) börjat låsa upp och häva restriktionerna baserat på det faktum att minst 50 % av deras befolkning är helt vaccinerade. Är det för tidigt i fallen Storbritannien och USA som P_I har inte nått ens 67% baserat på den enkla beräkningen med de antaganden som nämnts ovan? Israel kan fortfarande skryta med att säga att det har nått detta antal. Det har dock skett en ökning av antalet fall i Storbritannien denna vecka med 23.3 % (jämfört med föregående vecka) med åtföljande ökning av dödligheten också⁶, medan det i USA har skett en minskning av antalet fall med 22 % denna vecka⁷ (jämfört med föregående vecka). Uppgifterna under de närmaste månaderna kommer att avgöra om dessa länders beslut att låsa upp och häva restriktioner var korrekt eller inte? 

Med alla dessa faktorer relaterade till virusets komplexitet (olika stammar) tillsammans med populationens heterogenitet är det omöjligt att förutsäga korrekt P_I siffra. Det är värt att nämna här om infektionsfrekvensen i Brasilien, ett av de värst drabbade länderna i inledningsskedet av COVID-19-infektion. Trots en hög andel uppskattad seroprevalens (76 %)¹¹ i Manaus och 70 % i Peru¹², båda bevittnar en hård andra våg. Även om detta delvis kan tillskrivas lätta restriktioner och val som hölls, kan många andra faktorer vara ansvariga för detsamma. En kan vara överskattningen av seroprevalensen som observerades till 52.5 % i juni 2020. För det andra kan det vara uppkomsten av nya och mer överförbara stammar (P.1, P.2, B.1.351, B.1.1.7), var och en med sin egen unika uppsättning mutationer som orsakar hög sjukdomsgrad. För det tredje kan närvaron av dessa mutationer också leda till att man undviker immunsvaret som genereras mot den ursprungliga stammen¹².  

En annan fråga handlar om effektiviteten av de för närvarande tillgängliga vaccinerna i form av det skydd de kan erbjuda. Det har uppskattats i genomsnitt att vaccinets effektivitet när det gäller skydd mot dödsfall är 72 %⁸ vilket innebär att det finns en 28% chans att en individ dör även efter att ha blivit helt vaccinerad (efter att ha tagit de nödvändiga doserna av vaccinet). Mer specifikt var Pfizer-BioNTech BNT162b2 85 % effektiv efter en engångsdos medan Oxford-AstraZeneca ChAdOx1-S-vaccin var 80 % effektivt efter en engångsdos⁹. Båda dessa vacciner var också effektiva mot B.1.1.7-stammen⁹. En annan viktig punkt att tänka på här är att vaccination inte betyder att du inte kommer att bli smittad med patogenen, det betyder att du kommer att skyddas som nämnts ovan och kommer att utveckla antingen milda eller inga symtom på sjukdomen. Dessutom finns det ännu inga bevis för att immuniteten från infektion och/eller vaccin mot SARS CoV-2 är långvarig eller inte?¹⁰ Detta innebär att det måste finnas ordentlig övervakning på plats och vaccinationsprogrammet kan behöva förlängas om så skulle vara fallet. 

Förutom att uppnå flockimmunitet av befolkningen genom infektion och på grund av fullständig vaccination, är det sannolikt att vissa individer fortfarande drabbas och lider av sjuklighet eller till och med dödlighet som tillskrivs covid-19. Sådana personer kan identifieras med hjälp av elektroniska hälsojournaler (EHR) och ges lämplig förebyggande vård enligt beskrivningen¹³. 

Sammanfattningsvis är att förutsäga flockimmunitet för SARS CoV-2 en oöverstiglig utmaning på grund av naturen hos de mutationer som förvärvas av viruset som gör det mer överförbart tillsammans med den heterogena populationen som infekteras. Det antas att fram till R_o blir närmare eller mindre än 1 (det betyder att man uppnår en flockimmunitet på 100 %), bör befolkningen fortsätta att följa åtgärder för social distansering, tvätta händer när det är möjligt och bära masker offentligt för att undvika att drabbas av sjukdomen. Detta innebär att länder bör tänka ordentligt innan de bestämmer sig för att lätta på restriktionerna innan de uppnår 100 % flockimmunitet (på den säkrare sidan) för att undvika mer katastrofala händelser orsakade av covid-19.  

***

Referensprojekt 

1. McDermott A. Kärnkoncept: Flockimmunitet är ett viktigt – och ofta missförstått – folkhälsofenomen. Proc. Natl. Acad. Sci. 118 (21), (2021). DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2107692118 

2. Kadkhoda K. Herd Immunity to COVID-19: Alluring and Elusive, 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. Reproduktionstalet för covid-19 är högre jämfört med SARS coronavirus. J Travel Med. 2020 mars 13;27(2): taaa021. DOI: https://doi.org/10.1093/jtm/taaa021 . PMID: 32052846; PMCID: PMC7074654.  

4. Billah MA, Miah, M M, Khan M N. Reproduktivt antal av coronavirus: En systematisk översikt och metaanalys baserad på global nivå bevis. PLoS One 15, (2020). Publicerad: 11 november 2020. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0242128 

5. Israels hälsoministerium. Pressmeddelande – Israel häver alla begränsningar av coronaviruset. Publiceringsdatum 23.05.2021. Tillgänglig online på https://www.gov.il/en/departments/news/23052021-02 

6. Gov.UK – Coronavirus (COVID-19) i Storbritannien. Tillgänglig online på https://coronavirus.data.gov.uk 

7. CDC COVID -datatracker – Covid-19-vaccinationer i USA. Tillgänglig online på  https://covid.cdc.gov/covid-data-tracker/#vaccinations 

8. Jablonska K, Aballea S, Toumi M. Den verkliga effekten av vaccination på COVID-19-dödligheten i Europa och Israel medRxiv (2021). DOI:https://doi.org/10.1101/2021.05.26.21257844 

9. Effektiviteten av Pfizer-BioNTech- och Oxford-AstraZeneca-vaccinerna på covid-19-relaterade symtom, sjukhusinläggningar och dödlighet hos äldre vuxna i England: test negativ fallkontrollstudie BMJ, 373, (2021). DOI: https://doi.org/10.1136/bmj.n1088 

10. Pennington T H. Herd-immunitet: kan det få covid-19-pandemin till ett slut? Future Microbiology, 16 (6), (2021). DOI: https://doi.org/10.2217/fmb-2020-0293 

11. Buss LF, Prete CA, Abrahim CM M et al. Tre fjärdedels attackhastighet av SARS-CoV-2 i den brasilianska Amazonas under en i stort sett oförmögen epidemi. Vetenskap. 371, 288-292, (2020). DOI: https://doi.org/10.1126/science.abe9728 

12. Sabino E., Buss L., et al. 2021. Covid-19 återuppstår i Manaus, Brasilien, trots hög seroprevalens. (2021). DOI:https://doi.org/10.1016/S0140-6736(21)00183-5 

13. Estiri H., Strasser ZH, Klann JG et al. Förutsäga COVID-19-dödlighet med elektroniska journaler. npj Siffra. Med. 4, 15 (2021). DOI: https://doi.org/10.1038/s41746-021-00383-x 

***