被譏為「佛系防疫」的群體免疫是什麼,它能用來對抗新冠病毒嗎?

前幾天英國政府首席科學家派崔克‧瓦倫斯(Patrick Vallence)在接受BBC Radio 4採訪時提出了一個「群體免疫」的概念,讓世界為之嘩然。對公眾而言,個體免疫是一個熟悉的名詞,但群體免疫卻是一個陌生的概念。那麼什麼是群體免疫,它是否可以用來抵抗新冠病毒呢?

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什麼是群體免疫

群體免疫(herd immunity、population immunity、community immunity)指的是因為個體免疫的存在而保護一個群體免受某種傳染病的侵害。

科學的定義有時候很晦澀,讓公眾難以一下理解,這也就是科普存在的必要性所在。讓我們試著慢慢把它解釋清楚。

先說這裡的個體免疫指的是什麼。

個體免疫指的是個人對病原體(比如病毒)有了免疫力,產生了針對病毒的抗體和特異性T細胞。這種免疫力可以透過兩種方式獲得,一是被病毒感染後痊癒,二是接種有效的疫苗。

當一個人對病毒有了免疫力,病毒再來到他(她)的身體裡的時候,就很快會被消滅。這樣的個體免疫就是群體免疫的基礎。

可能有人會問,個人有了免疫力也只能是保護自己啊,如何能夠去保護沒有免疫力的人呢?

請看下面的這張圖:

群體免疫的效應原理

先解釋一下圖中的各種符號,綠色的人臉代表的是對病毒有免疫力的人(透過之前的感染或者接種疫苗獲得的),淡藍色人臉代表是對病毒還沒有免疫力的人(沒有被感染過也沒有接種疫苗),而紅色的人臉代表的是被病毒感染後得病的人(可能有症狀、也可能沒有症狀)。圖中的那個菱形標誌代表的就是病毒。

如果病毒是隨機傳播的,而且無處不在,那麼個人的免疫力只能保護自己免受病毒侵害。就像圖A裡顯示的那樣,10個人裡假設有6個人有免疫力,剩下4個人沒有,那麼這4個人將會被病毒感染得病。

但在現實的世界裡,病毒的感染並不是隨機的,更不是無處不在。因為病毒需要在宿主細胞裡繁殖,病毒的傳染也是在人和人之間以某種方式進行的。所以一般來說一個傳染源只能把病毒傳給附近的人。

假設一個病毒的基本傳染數(R0)是2,也就是說一個人被病毒感染後可以進一步把病毒傳給2個人。那麼,情況就會像圖中B裡顯示的那樣,10個人裡依然是6個人對這個病毒有免疫力,4個人沒有。假設其中1個沒有免疫力的人被病毒感染得病,然後他把病毒傳給了附近的兩個人,而這兩個人對病毒有免疫力。在這種情況下,病毒就不能夠繼續傳染下去,隨著那個最初被感染的人的死亡或痊癒,病毒也就自然消亡。

就這樣,雖然10個人裡依然有3個人對這個病毒沒有免疫力,但他們不會被感染而得病,原因就是因為其他個體有了免疫力而對整個群體都有了保護作用。

上面就是群體免疫的原理。

看到上面的解釋,有些讀者可能會說,在上面的圖裡如果那個病人把病毒傳給了那3個沒有免疫力的人,那傳染不就依然可以發生嗎?

的確,這種情況的確可能存在,問題是出現的機率。所以,群體免疫的效果取決於兩個因素:一是群體裡對病毒有免疫力的人的比例(越高越好),二是病毒的基本傳染數(越低越好)。

根據病毒的基本傳染數,我們大致可以估算出群體裡需要多少比例的人有免疫力才能控制這種病毒的流行。常見傳染病的群體免疫閾值(數據來源:Wikipedia)

從上圖中我們可以看到,當一個傳染病的基本傳染數越高,群體免疫閾值也就越大。換句話說,當一個病毒能夠由一個人傳染給其他人,可以傳染的人數越多,在群體水平上要控制這個病毒就需要更高比例的人有免疫力。

說到這裡總結一下:個體免疫是群體免疫的基礎,但兩者很不相同。個體免疫是透過對病毒的生物學反應起作用,進而將病毒清除;而群體免疫是透過阻斷病毒在人與人之間的傳播起作用,進而讓病毒消亡。

群體免疫不僅是一個理論,而且可以應用到實處。天花病毒的消滅就是一個好的例子:天花疫苗的接種並沒有達到100%,而且也不是100%的天花疫苗接種都有效,但只要人群裡有90%的人因為疫苗接種而有了免疫力的時候,天花就會因此而消亡。

但無論是面對個體免疫還是群體免疫,病毒都不會束手就擒。就像反擊人體免疫系統一樣,病毒對群體免疫也會做出相應的反應。

病毒對群體免疫的對策

從科學層面來說,無論是個體免疫還是群體免疫,對病毒都是一種很強的選擇壓力,這種選擇壓力將讓病毒產生適應性的變化,進而讓自己生存下去。病毒為了活命,需要做出改變。如果不改變或者改變的不夠,病毒就得消亡。只有那些做出了有效改變的病毒才能繼續生存下去。

面對群體免疫,病毒做出的最有效的改變是抗原性轉變(antigenic drift)。抗原性轉變指的是病毒透過改變自己的基因,讓蛋白的序列和結構改變,當蛋白改變得讓原本有免疫力的人辨識不了的時候,這就是抗原性轉變。因為原本有免疫力的人不再能辨識這些改變了的病毒,那麼群體免疫的基礎就失效了。

什麼樣的病毒有「抗原性轉變」的能力呢?要產生抗原性轉變,病毒必須要有比較高的突變能力。按照核酸的類型,病毒可以分為兩類:DNA病毒和RNA病毒。其中DNA病毒發生基因突變的機率較低,而RNA病毒發生變異的機率就高得多 。

DNA病毒的代表是B肝病毒和天花病毒,正是因為他們變異得慢,人類開發的疫苗容易持久有效,於是天花滅絕了,B肝也大大地受到了控制。

RNA病毒則不同,因為它們的突變率很高。

在這方面最好的例子是流感病毒。季節性流感的基本傳染數只有1.3左右,從理論上來說,只要有30%的人對流感病毒有了免疫力,那麼流感病毒就難以在人群裡傳播下去。但流感病毒善變,能夠快速地發生抗原性轉變,於是流感一直都會發生 。

新冠病毒是RNA病毒,雖然我們不能預測它是否會像流感一樣變異,但它潛在的高變異能力是我們需要考慮的。

那麼,我們如果用群體免疫的策略來對付新冠病毒會如何呢?

新冠病毒和群體免疫

無論用哪種方法來控制病毒的傳染都要付出代價,付出代價更小的方法才是可取的方案。

新冠病毒的基本傳染指數在2.3左右,如果用群體免疫來控制它的流行,那麼大約需要讓60-70%左右的人有針對這個病毒的免疫力才行。新冠肺炎會導致15%左右的重症患者、還有隨之而來大約2%的病死率(註:這兩個值可能比實際要高,因為有些輕症患者沒有被檢測到),這就是要付出的代價。

因為現在還沒有新冠病毒的疫苗,假設英國真的要採用讓人自然感染的方式來逐漸獲得群體免疫這個策略來應對新冠病毒,那麼6600萬人口的英國將陸續迎來數以百萬的重症患者,還有數以十萬計的死亡。

而且,以上估算還有兩個前提:新冠病毒不發生抗原性轉變、人在感染後會產生長時間的保護免疫。如果新冠病毒發生了變異導致了抗原性轉變,或者人對新冠病毒的免疫不能夠長久有效,那麼人類面臨的代價將會更高。

我們目前還不清楚人們感染新冠病毒後的免疫力能保持多久,作為RNA病毒的新冠病毒也存在著「抗原性轉變」的可能。

當然,就像上面說的,群體免疫的獲得除了自然感染外,還有接種疫苗的方法,這也是眾多公司正在努力開發疫苗的原因。盡快開發出有效的疫苗,在病毒沒有發生抗原性轉變之前誘導群體免疫,無疑是在群體水平上控制這個病毒的有效辦法。

但對於一個新的病毒,開發疫苗需要時間。現在全世界面臨的緊急問題是,如何去控制病毒的傳播。

中國為了控制病毒,採取了前所未有的嚴格防控的措施,得以初步把病毒控制下來,與此同時也付出了巨大的代價。

每個國家國情不同,中國的經驗很難在其他國家複製。中國的防控經驗最大的啟示,可能就是只是表示這個病毒可以控制。

除了中國以外,還有一些在新冠防控方面取得了不錯效果的國家,比如新加坡和韓國。這些有效防控新冠病毒的國家的措施有一些相同之處,比如盡可能地檢出感染者,還有對感染者的嚴格隔離。這些相同之處,很可能就是控制新冠病毒上關鍵的所在。

病毒沒有國界,防控需要全世界所有國家的努力。雖然每一個國家都可以採取適合自己的策略,但如果在防疫上採取了放棄的姿態,受害的將是整個世界。

所幸的是,英國並沒有放棄(而且,英國衛生大臣已在3月15日撰文澄清,「群體防疫」並非英國的目標或戰略),歐洲各國也在進一步加強對新冠病毒的防控。在有效的疫苗出現之前,全人類一起努力儘量控制新冠病毒的蔓延,才是當前需要做的事情。

參考文獻:

  1. Fine et al. Epidemiol Rev. 1993;15(2):265-302. 
  2. Kanai et al. Vaccine. 2010 Jul 26;28(33):5437-44. 
  3. Duffy ey al. PLoS Biol. 2018 Aug 13;16(8):e3000003. 
  4. Boni et al. Theor Popul Biol. 2004 Mar;65(2):179-91. 
  5. https://www.who.int/docs/default-source/coronaviruse/who-china-joint-mission-on-covid-19-final-report.pdf

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Fase Buk
1.  Fase Buk (發表於 2020年3月17日 23:40)
to Oms MO:
看看文章來源「網易科技」,裡面又大吹不可複製的「中國為了控制病毒,採取了前所未有的嚴格防控的措施,得以初步把病毒控制下來,與此同時也付出了巨大的代價」(咦、這不就是簡稱的「可防可控」??),還用認真嗎??
最後的結論、「如果在防疫上採取了放棄的姿態,受害的將是整個世界」,真有臉啊!!是誰當初弄死的李文亮、搞的一發不可收拾危害全世界的??
老天、T邦可不可以篩選一下文章、這篇大外宣能收多少$$$$??

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