Vad är besättningens immunitet?

Herdimmunitet beskriver den punkt där en population är tillräckligt immun mot en sjukdom för att förhindra dess cirkulation. Forskare vid University of Manchester myntade först termen 1923 för att beskriva hur en hel besättning av djur (i så fall möss) kunde bli immun mot en sjukdom trots att inte alla medlemmar i besättningen hade immuniserats.

Utbredd vaccination är det mest pålitliga sättet att uppnå besättningens immunitet. "Hela konceptet med besättningsimmunitet uppstod från frågan: Hur många människor behöver du vaccinera i en befolkning för att utrota en sjukdom," sa Paul Hunter, professor vid University of East Anglia i Storbritannien och medlem av Världshälsoorganisationens kommitté för förebyggande av infektioner.

Men att uppnå hjordimmunitet är ofta mer komplicerad än så och det är inte alltid möjligt - särskilt när det gäller det nya koronaviruset som orsakar COVID-19, för vilket det inte finns något vaccin. "Hjordimmunitet involverar en mängd olika faktorer utöver själva viruset", säger Gregory Polen, chef för Mayo Clinic's Vaccine Research Group.

Relaterad: När kommer ett COVID-19-vaccin att vara klart?

Hur flockimmunitet mäts

Det är relativt enkelt att beräkna hur många som behöver vara immun mot en sjukdom för att det ska sluta infektera befolkningen ytterligare. Först bestämmer forskare patogenens R0 (uttalas R-ingenting), en variabel som uppskattar det genomsnittliga antalet människor som en smittsam individ kommer att infektera baserat på patogenens inneboende egenskaper. Det är viktigt att notera att R0 inte är i sten. En mer exakt siffra, Rt, fångar antalet fall som förväntas per individ när ett utbrott fortskrider och förhållandena förändras över tiden som svar på utbrottet. Men i syfte att beräkna den tröskel som är nödvändig för hjordimmunitet börjar epidemiologer med R0.

Ebola-utbrottet 2014 hade en R0 på ungefär två, vilket innebär att en smittsam ebolapatient smittade två andra i genomsnitt, rapporterade NPR. För mässling är den siffran närmare 15. Även om det är för tidigt att veta med säkerhet misstänker forskare R0 för viruset som orsakar COVID-19 är ungefär tre, enligt Centers for Disease Control and Prevention..

Relaterad: De 12 dödligaste virusen på jorden

Sjukdomar med till synes låga R0-värden kan fortfarande snabbt växa ur kontroll, förutsatt att de till och med är något över ett. "Om vi ​​antar att R0 för COVID-19 är tre, betyder det att för varje enskilt fall kommer du att hamna med tre sekundära fall," berättade Hunter. "Det är en, tre, nio, 27 och så vidare."

Nyckeln till att uppnå besättningens immunitet är att driva en sjukdoms R0 (eller, när uppdaterad information blir tillgänglig, Rt) till en. När individer blir immun mot en patogen, antingen genom vaccination eller naturlig immunitet som förvärvats efter att ha återhämtat sig från sjukdomen, förväntas ett fall infektera färre och färre individer inom den befolkningen. För mässling (R0 = 15) sparkar besättningsimmunitet in när 14 av 15, eller cirka 93% av individerna är immun. För COVID-19 skulle två av tre (cirka 66%) troligen vara tillräckliga.

"Med en mycket smittsam patogen behöver du nära 100% av befolkningen vaccineras," sade Hunter. "Med COVID-19, med tanke på att dess R0 är någonstans mellan två och tre, om vi kunde få två tredjedelar av befolkningen immuniserade tror jag att vi skulle vara okej."

Hur man uppnår besättningens immunitet

När forskare talar om hjordimmunitet är det nästan alltid i samband med vacciner. "Hjordimmunitet skulle i hög grad vara målet för ett [COVID-19] -vaccinprogram", berättade Danny Altmann, professor i immunologi vid Imperial College London. "Detta är anledningen till att vaccinkandidater måste utvärderas och jämföras lugnt och objektivt. Vi behöver de som är immunogena [producerar ett immunsvar], skyddande, säkra och ger en långvarig respons."

Men det finns ett annat sätt att uppnå flockimmunitet. Om patogenen i fråga orsakar livslång immunitet hos de den smittar, och får spridas mer eller mindre okontrollerad, kommer infektionshastigheterna att öka exponentiellt och sedan naturligt plattas ut, minska och försvinna när fler människor fångar sjukdomen, återhämtar sig och blir immun mot återinfektion - allt utan att införa ett vaccin.

Denna metod är emellertid mycket mindre pålitlig av två skäl.

För det första fungerar det bara inom en relativt stängd befolkning där nya, oexponerade individer inte ständigt anländer för att tillhandahålla foder för hungriga patogener. Även isolerade samhällen är inte helt säkra mot denna risk, eftersom "barn inte är födda med immunitet", sade Hunter. "Många sjukdomar som vi kan förvänta oss att dö ut på grund av besättningsimmunitet stannar kvar eftersom det bara finns tillräckligt med nyfödda som kommer in i befolkningen för att hålla sjukdomen igång."

Relaterad: 5 farliga myter om vacciner

För det andra får besättningsimmunitet genom förvärvad infektion endast om en tillräcklig del av befolkningen faktiskt får sjukdomen. Detta är inte en släppt slutsats och är nästan säkert inte fallet med COVID-19 enligt preliminära uppgifter från de drabbade europeiska länderna och en studie från Spanien publicerad juli 2020 i tidskriften The Lancet. Siffrorna tyder på att det nya coronaviruset, trots allvarliga förluster, bara infekterade en bråkdel av befolkningen - långt under tröskeln för besättningsimmunitet. "Sverige har fått många infektioner, många dödsfall och inte uppnått besättningsimmunitet. Spanien och Italien uppnådde heller inte besättningsimmunitet, och undersökningar visar att antalet immunitet i dessa länder är kanske 15%," sade Polen.

Och även om det är frestande att anta att när en person återhämtar sig från COVID-19, de är immun mot framtida infektioner, tyder studier allt mer på att detta kanske inte är fallet.

"Vi ser dessa" COVID-fester ", med människor som tänker" Jag ska gå, bli smittad och vara över det ", tillade han. "Utöver dumheten att utsätta dig för en potentiellt dödlig sjukdom är det ett okunnigt tillvägagångssätt som förutsätter en sanning som troligen inte är där - en gång infekterad, immun."

Hjordimmunitet fungerar inte alltid

Ingredienserna för att uppnå flockimmunitet är naturligtvis väl förstått. "Du vill ha en sjukdom som garanteras ger robust immunitet med i stort sett asymptomatisk spridning och har en låg R0," berättade Altmann. Men även om R0 är relativt hög och de flesta patienter är symptomatiska, är flockimmunitet fortfarande möjlig med ett effektivt vaccin och ett vaccinprogram som immuniserar befolkningen i massa. "Tänk på våra stora, framgångshistorier för vaccin mot folkhälsan: Koppkoppor och polio, båda helt och hållet på grund av massiva, långvariga vaccinprogram med enkla, mycket effektiva vacciner," sade han.

Robust immunitet är nödvändigt för att säkerställa att de som blir immuna stannar så långt nog för att patogenen ska dö ut. Asymptomatisk spridning hjälper, eftersom det betyder att färre människor troligtvis dör medan befolkningen väntar på att flockimmunitet tar tag - och ökar sannolikheten för att det kommer att finnas tillräckligt många överlevande att påverka besättningen immunitet i första hand. En låg R0, naturligtvis, sänker fältet för hur många individer som behöver vara immunförstörda innan vi ser infektionshastigheten bli platt.

Relaterad: Hur säkra är vacciner? Här är siffrorna.

Icke desto mindre uppnår vissa sjukdomar som är till synes starka kandidater för hjordimmunitet inte riktigt. Trots utbredd infektion och vaccination har till exempel aldrig vattkoppor helt utrotats från befolkningen. Det beror på att viruset som orsakar vattkoppor förblir latent i nervrötterna hos de som är smittade av det, även efter att de har återhämtat sig och fått immunitet mot sjukdomen. När en gång infekterade individer blir äldre, försvagas deras immunsystem och viruset kan återaktiveras, vilket orsakar bältros, vilket i sin tur kan orsaka vattkoppor.

"Du kanske har utrotat vattkoppor i ett litet ösamhälle, men då får någon mormor en attack av bältros och under några veckor får varje barn på ön vattkoppor," sade Hunter. "Du har uppnått flockimmunitet, och [det verkar] viruset har dött ut, men det väntar faktiskt på att komma ut." Liknande fenomen har observerats med tuberkulos, enligt WHO.

Vaccininducerad hjordimmunitet kan också misslyckas när ett vaccin endast resulterar i kortlivad immunitet inom en befolkning. Kikhoste och kusma visade sig nyligen långt efter att antagandet av att vaccinprogrammen hade utrotat dessa sjukdomar, och studier tyder på att trots att vaccinöverensstämmelse spelade en roll, var utbrotten delvis på grund av att vaccinerna förlorade effektiviteten över tid. "Under de senaste åren har vi haft både kikhoste och soporutbrott, och de har främst resulterat från minskande immunitet över tid," sade Polen.

Är besättningsimmunitet möjlig för COVID-19?

Med ett effektivt vaccin är det möjligt att vi kan uppnå besättningens immunitet och avsluta COVID-19-pandemin. Men regelbundna booster-bilder skulle troligtvis vara nödvändiga, eftersom tidiga data från återhämtande patienter antyder att det nya coronavirus ger immunitet bara några månader eller år.

"Vi vet att antikroppar, två eller tre år efter en infektion, inte kan upptäckas hos SARS, MERS och säsongsbetonade koronaviruspatienter, så detta är ingen överraskning," sade Polen. "Idén att jag ska få ett vaccin och vara permanent immun på det sätt som det hände med mässling, rubella, smittkoppor eller polio är helt enkelt inte sant i det här fallet," tillade han.

Relaterad: Så här kan COVID-19-pandemin spela under de kommande två åren

- Lär dig mer om vad flockimmunitet är och hur det kan vara möjligt med COVID-19, från Johns Hopkins University.

- Titta på den här korta animeringen om hur hjordimmunitet fungerar, från Royal College of Pathologs.

- Läs mer om hur vacciner främjar hjordimmunitet från Vaccines.gov.

Utan ett vaccin är emellertid COVID-19 mycket osannolikt att ge naturlig besättningsimmunitet eftersom infektionshastigheterna inte ens är nära de procenttal som krävs för att få R0 till en. "Den spanska studien antyder att även nu har färre än 10% av spanjorerna haft infektionen," sade Hunter. "Du skulle behöva 10 eller 15 gånger så många fall - och dödsfall - innan du skulle komma till flockimmunitet." Det kan ta månader eller år att nå den tröskeln och då kunde många av dem som drabbades av sjukdomen ändå förlora sin immunitet - sätta steget för återinfektion och en annan cykel av sjukdom och förlust.

Den nyktera takeaway är att det kräver storleksordrar mer blodbad än vi redan har sett för att till och med närma oss möjligheten för besättningsimmunitet som naturligt uppstår för COVID-19, om det till och med är möjligt alls. "Du kan uthärda en fruktansvärd pandemi på en nivå som förstör samhällsinfrastruktur med en massiv dödstal, och fortfarande inte uppnå besättningens immunitet," sade Altmann.