Immunity, herd immunity, vaccination etc

NYT: Who Is Immune to the Coronavirus?

Marc Lipsitch

Mr. Lipsitch is an epidemiologist and infectious disease specialist

Kto jest odporny na koronawirusa?

Wśród wielu niejasności dotyczących Covid-19 jest to, jak ludzki układ odpornościowy reaguje na infekcję i co to oznacza dla rozprzestrzeniania się choroby. Odporność po każdej infekcji może wahać się od dożywotniej i całkowitej do prawie nieistniejącej. Jak dotąd dostępne są jednak tylko pierwsze przebłyski danych na temat odporności na koronawirusa SARS-CoV-2, który powoduje Covid-19.

Co mogą zrobić naukowcy i decydenci, którzy polegają na nauce w celu informowania o polityce, w takiej sytuacji? Najlepszym podejściem jest zbudowanie modelu koncepcyjnego -zestawu założeń dotyczących działania odporności - w oparciu o aktualną wiedzę na temat układu odpornościowego i informacji o powiązanych wirusach, a następnie określenie, w jaki sposób każdy aspekt tego modelu może być nieprawidłowy, w jaki sposób wiedzieć i jakie byłyby implikacje. Następnie naukowcy powinni rozpocząć pracę nad poprawą zrozumienia dzięki obserwacji i eksperymentom.

Idealny scenariusz - po zarażeniu osoba jest całkowicie odporna na całe życie - występuje w przypadku wielu różnych infekcji. Duński lekarz Peter Panum odkrył to we wzorowy sposób dla odry, kiedy odwiedził Wyspy Owcze (między Szkocją a Islandią) podczas epidemii w 1846 roku i okazało się, że osoby powyżej 65 lat, które zostały przy życiu podczas poprzedniej epidemii w 1781 roku były odporne. Ta uderzająca obserwacja pomogła uruchomić rozpocząć badania z dziedziny immunologii i epidemiologii - i od tego czasu, podobnie jak w wielu innych dyscyplinach, społeczność naukowa nauczyła się, że często sprawy są bardziej skomplikowane.    

Jednym z przykładów „bardziej skomplikowanych” jest odporność na koronawirusy , dużą grupę wirusów, które czasami przenoszą się z gospodarzy zwierzęcych na ludzi: SARS-CoV-2 jest trzecią poważną epidemią koronawirusa, która dotknęła ludzi w ostatnim czasie, po wybuchu SARS w 2002 r. -3 i epidemia MERS, która rozpoczęła się w 2012 r .  

Duża część naszego zrozumienia odporności na koronawirusy nie pochodzi od SARS ani MERS, które zainfekowały stosunkowo niewielką liczbę ludzi, ale z koronawirusów, które rozprzestrzeniają się każdego roku, powodując infekcje dróg oddechowych, od zwykłego przeziębienia do zapalenia płuc. W dwóch oddzielnych badaniach naukowcy zainfekowali ludzkich ochotników sezonowym koronawirusem i około rok później zaszczepili ich tym samym lub podobnym wirusem, aby sprawdzić, czy uzyskali odporność.

W pierwszym badaniu naukowcy wybrali 18 ochotników, którzy zachorowali na przeziębienie po zaszczepieniu - lub „prowokacji”, jak się to nazywa - jednym szczepem koronawirusa w 1977 lub 1978 r. Sześć osób ponownie zarażono rok później tym samym szczepem i żadna nie została zainfekowana, prawdopodobnie dzięki ochronie nabytej dzięki odpowiedzi immunologicznej na pierwszą infekcję. Pozostałych 12 ochotników zostało narażonych na nieco inny szczep koronawirusa rok później, a ich ochrona była tylko częściowa.

W innym badaniu opublikowanym w 1990 r. 15 ochotników zarażono koronawirusem; 10 zostało zainfekowanych. Czternaście osób wróciło po kolejną inokulację tym samym szczepem rok później: wykazywały one mniej dotkliwe objawy, a ich ciała wytwarzały mniej wirusa niż po początkowej prowokacji, szczególnie ci, którzy wykazali silną odpowiedź immunologiczną za pierwszym razem.  

Nie przeprowadzono takich eksperymentów prowokujących na ludziach w celu zbadania odporności na SARS i MERS. Jednak pomiary przeciwciał we krwi osób, które przeżyły te infekcje, sugerują, że te mechanizmy obronne utrzymują się przez pewien czas: dwa lata dla SARS, według jednego badania i prawie trzy lata dla MERS, według innego. Jednak zdolność neutralizująca tych przeciwciał - miara tego, jak dobrze hamują replikację wirusa - już spadała w okresach badań.

Badania te stanowią podstawę do postawienia hipotezy, co może się stać z pacjentami z Covid-19. Po zarażeniu SARS-CoV-2 większość osób ma odpowiedź immunologiczną, niektóre lepiej niż inne. Można przypuszczać, że taka reakcja zapewni pewną ochronę w średnim okresie - co najmniej przez rok - a następnie jej skuteczność może się obniżyć.

Inne dowody potwierdzają ten model. Niedawne recenzowane badanie prowadzone przez zespół z Erasmus University w Holandii opublikowało dane od 12 pacjentów wykazujące, że rozwinęli oni przeciwciała po zakażeniu SARS-CoV-2 . Kilku moich kolegów i studentów oraz ja przeanalizowaliśmy statystycznie tysiące sezonowych przypadków koronawirusa w Stanach Zjednoczonych i zastosowaliśmy model matematyczny, aby wywnioskować, że odporność na około rok jest prawdopodobna dla dwóch sezonowych koronawirusów najbliżej powiązanych z SARS-CoV-2 - być może wskazanie, jak może zachowywać się odporność na sam SARS-CoV-2.   

Jeśli prawdą jest, że zakażenie stwarza odporność u większości lub wszystkich osobników i że odporność jest skuteczna przez rok lub dłużej, wówczas zakażenie rosnącej liczby ludzi w danej populacji doprowadzi do powstania tzw. odporności stadnej . Ponieważ coraz więcej osób staje się odpornych na wirusa, zarażona osoba ma coraz mniejsze szanse na kontakt z osobą podatną na infekcję. W końcu odporność stadna staje się na tyle powszechna, że ​​zarażona osoba zaraża średnio mniej niż jedną inną osobę; w tym momencie liczba przypadków zaczyna spadać. Jeśli odporność stadna jest wystarczająco szeroko rozpowszechniona, to nawet przy braku środków mających na celu spowolnienie transmisji wirus zostanie zatrzymany - przynajmniej do czasu osłabienia odporności lub pojawienia się wystarczającej liczby nowych osób podatnych na zakażenie.

W tej chwili liczba przypadków Covid-19 została zaniżona z powodu ograniczonych testów - być może dziesięciokrotnie w niektórych miejscach, takich jak Włochy, pod koniec ubiegłego miesiąca. Jeśli zaniżanie jest zbliżone do tego poziomu również w innych krajach, wówczas większość populacji na dużej (jeśli nie na całym świecie) świecie jest nadal podatna na infekcje, a odporność na stado jest obecnie niewielkim zjawiskiem. Długoterminowa kontrola nad wirusem zależy od skłonienia większości ludzi do uodpornienia się, poprzez infekcję i powrót do zdrowia lub szczepienie - jak duża większość zależy od jeszcze innych parametrów infekcji, które pozostają nieznane.

Istnieje obawa dotycząca możliwości ponownego zakażenia . Centra Płd. Korei ds. Kontroli i Zapobiegania Chorobom niedawno poinformowały, że 91 pacjentów, którzy zostali zakażeni SARS-CoV-2, a następnie uzyskali wynik ujemny na obecność wirusa, miało ponownie wynik dodatni . Gdyby niektóre z tych przypadków były rzeczywiście ponownymi infekcjami, podważałoby to siłę odporności rozwiniętej przez pacjentów.  

Alternatywna możliwość , o której wielu naukowców uważa, że jest bardziej prawdopodobna jest taka, że pacjenci ci mieli fałszywe testu negatywny w trakcie trwającej infekcji, albo że infekcja była chwilowo ustąpiły, a następnie ponownie się pojawiły. CDC z Korei Południowej pracuje obecnie nad oceną zasadności wszystkich tych wyjaśnień. Podobnie jak w przypadku innych chorób, dla których odróżnienie nowej infekcji od nowej fali starej infekcji - na przykład gruźlicy - może być trudne, problem można rozwiązać, porównując sekwencję genomu wirusa z pierwszego i drugiego okresu infekcji.

Na razie uzasadnione jest założenie, że tylko niewielka część światowej populacji jest odporna na SARS-CoV-2, nawet na obszarach bardzo dotkniętych epidemią. Jak będzie się zmieniać ten niepewny obraz, gdy pojawiają się lepsze dane? Wczesne wskazówki sugerują, że może się zmienić w obu kierunkach.

Możliwe jest, że wystąpiło o wiele więcej przypadków Covid-19 niż zgłoszono, nawet po uwzględnieniu ograniczonych testów. Jedno z ostatnich badań (jeszcze nie recenzowane) sugeruje, że zamiast, powiedzmy, 10-krotnej liczby wykrytych przypadków, Stany Zjednoczone mogą naprawdę mieć 100, a nawet 1000 razy więcej niż oficjalna liczba. Szacunek ten jest pośrednim wnioskiem z korelacji statystycznych. W nagłych przypadkach takie pośrednie oceny mogą być wczesnym dowodem ważnego odkrycia - lub statystycznych błędów. Ale jeśli ta jest poprawna, to odporność stada na SARS-CoV-2 może rosnąć szybciej, niż sugerują powszechnie podawane liczby.  

Z drugiej strony, inne ostatnie badanie (również jeszcze nie recenzowane) sugeruje, że nie każdy przypadek infekcji może przyczyniać się do odporności stadnej. Spośród 175 chińskich pacjentów z łagodnymi objawami Covid-19, 70 procent rozwinęło silne odpowiedzi jeśli chodzi o ilość przeciwciał, ale około 25 procent rozwinęło słabą odpowiedź, a około 5 procent w ogóle nie wykrywało żadnej odpowiedzi. Innymi słowy, łagodna choroba nie zawsze zapewnia ochronę. Podobnie ważne będzie zbadanie odpowiedzi immunologicznej osób z bezobjawowymi przypadkami zakażenia SARS-CoV-2 w celu ustalenia, czy objawy i ich nasilenie przewidują, czy dana osoba stanie się odporna.  

Równowaga między tymi niepewnościami stanie się wyraźniejsza, gdy więcej badań serologicznych lub badań krwi na obecność przeciwciał zostanie przeprowadzonych na dużej liczbie ludzi. Takie badania się rozpoczynają i wkrótce powinny przynieść wyniki. Oczywiście wiele będzie zależeć od tego, jak czułe i specyficzne są różne testy: jak dobrze wykrywają przeciwciała SARS-CoV-2, gdy są one obecne, i czy mogą uniknąć fałszywych sygnałów z przeciwciał przeciwko powiązanym wirusom.  

Jeszcze większym wyzwaniem będzie zrozumienie, co oznacza odpowiedź immunologiczna dla ryzyka ponownego zarażenia jednostki i jej zakaźności wobec innych. Na podstawie eksperymentów ochotniczych z sezonowymi koronawirusami oraz badań trwałości przeciwciał dla SARS i MERS można oczekiwać silnej odpowiedzi immunologicznej na SARS-CoV-2, aby całkowicie zabezpieczyć się przed ponowną infekcją i słabszej, aby chronić przed poważną infekcją, a więc nadal spowolnić rozprzestrzenianie się wirusa.

Ale zaprojektowanie prawidłowych badań epidemiologicznych, aby to wszystko zrozumieć, nie jest łatwe - wielu naukowców, w tym kilka zespołów, których jestem uczestnikiem - pracuje obecnie nad tym problemem. Jedną z trudności jest to, że osoby z wcześniejszą infekcją mogą różnić się od osób, które nie zostały jeszcze zainfekowane na wiele innych sposobów, które mogłyby zmienić ich przyszłe ryzyko infekcji. Analiza roli wcześniejszego narażenia na działanie innych czynników ryzyka jest przykładem klasycznego problemu, który epidemiologowie nazywają „ zdezorientowanym ” - i staje się coraz bardziej irytujący z powodu szybko zmieniających się warunków wciąż rozprzestrzeniającej się pandemii SARS-CoV-2.

A jednak zrozumienie tych perspektyw jest niezwykle ważne: nie tylko by oszacować stopień odporności stadnej, ale także dowiedzieć się, czy niektórzy ludzie mogą bezpiecznie ponownie wrócić do społeczeństwa, bez ponownego zarażenia się lub służenia jako wektor czyli rozprzestrzeniania się wirus wśród innych. Najważniejsze w tym wysiłku będzie ustalenie, jak długo trwa ochrona.

Z czasem inne aspekty odporności również staną się wyraźniejsze. Dowody eksperymentalne i statystyczne sugerują, że zakażenie jednym koronawirusem może oferować pewien stopień odporności przeciwko wyraźnym, ale pokrewnym koronawirusom. Czy niektóre osoby są narażone na większe lub mniejsze ryzyko zakażenia SARS-CoV-2 z powodu wcześniejszej historii narażenia na koronawirusy, pozostaje kwestią otwartą.    

A potem pojawia się pytanie o wzmocnienie reakcji odpornościowej : poprzez różnorodne mechanizmy odporność na koronawirusa może w niektórych przypadkach zaostrzyć infekcję, zamiast ją zapobiegać lub łagodzić. To kłopotliwe zjawisko jest najlepiej znane w innej grupie wirusów, flawiwirusach, i może wyjaśniać, dlaczego podawanie szczepionki przeciwko gorączce denga, infekcji flawiwirusem, może czasami pogorszyć chorobę.

Takie mechanizmy są wciąż badane w odniesieniu do koronawirusów, ale obawa, że ​​mogą one być możliwe, jest jedną z przeszkód, które spowolniły rozwój eksperymentalnych szczepionek przeciwko SARS i MERS . Ochrona przed wzmocnieniem reakcji odpornościowej będzie również jednym z największych wyzwań, przed którymi stoją naukowcy próbujący opracować szczepionki na Covid-19. Dobrą wiadomością jest to, że badania nad SARS i MERS zaczęły wyjaśniać, w jaki sposób działa wzmacnianie reakcji odpornościowej , sugerując sposoby jego obejścia, i trwają niezwykłe wysiłki w celu znalezienia szczepionki na Covid-19, przy użyciu wielu możliwych perspektyw. 

Potrzeba nam więcej wiedzy na temat prawie każdego aspektu tego nowego wirusa, ale w tej pandemii, podobnie jak w przypadku poprzednich, należy podejmować decyzje o olbrzymich konsekwencjach, zanim pojawią się ostateczne dane. Biorąc pod uwagę tę pilność, tradycyjna metoda naukowa - formułowanie świadomych hipotez i testowanie poprzez eksperymenty i staranną epidemiologię - jest bardzo przyspieszony. Biorąc pod uwagę zainteresowanie opinii publicznej, ta praca jest niezwykle transparentna. W tych trudnych okolicznościach mogę tylko mieć nadzieję, że ten artykuł wkrótce przestanie być aktualny - wkrótce zostanie więcej odkrytych na temat wirusa koronawirusa niż obecnie.