Η συζήτηση
Πόσα άτομα πρέπει να λάβουν εμβόλιο COVID-19 για να σταματήσουν τον κοροναϊό;
Είναι ξεκάθαρο για λίγο ότι, τουλάχιστον στις ΗΠΑ, ο μόνος τρόπος από την πανδημία του κορανοϊού θα είναι μέσω εμβολιασμού. Η ταχεία ανάπτυξη εμβολίων κορανοϊού βρίσκεται σε εξέλιξη, αλλά πόσα άτομα πρέπει να εμβολιαστούν για να ελέγξουν αυτήν την πανδημία; Είμαι υπολογιστής βιολόγος που χρησιμοποιεί δεδομένα και μοντέλα υπολογιστών για να απαντήσει σε βιολογικές ερωτήσεις στο Πανεπιστήμιο του Κονέκτικατ. Έχω παρακολουθήσει την επιδημία COVID-19 της πολιτείας μου με ένα μοντέλο υπολογιστή για να βοηθήσω να προβλέψω τον αριθμό των νοσηλείας στο νοσοκομείο John Dempsey του Πανεπιστημίου του Κονέκτικατ. Αυτός ο τύπος μοντέλου υπολογιστή και η υποκείμενη θεωρία μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό των ποσοστών εμβολιασμού που απαιτούνται για σπάστε την αλυσίδα μετάδοσης του κοροναϊού. Η εκτίμησή μου είναι ότι για το σύνολο των ΗΠΑ, περίπου το 70% του πληθυσμού πρέπει να εμβολιαστεί για να σταματήσει η πανδημία. Αλλά η διακύμανση του τρόπου με τον οποίο συμπεριφέρονται οι άνθρωποι σε διάφορα μέρη της χώρας, καθώς και οι ανοιχτές ερωτήσεις σχετικά με το εάν το εμβόλιο αποτρέπει τη λοίμωξη εντελώς ή απλώς αποτρέπει τους ανθρώπους να αρρωστήσουν, προσθέτουν ένα βαθμό αβεβαιότητας. Διακοπή της μετάδοσης Κλινικές δοκιμές έχουν δείξει ότι μόλις ένα άτομο εμβολιαστεί για τον κοροναϊό, δεν θα αρρωστήσει με το COVID-19. Ένα άτομο που δεν αρρωσταίνει μπορεί να μολυνθεί με τον κοροναϊό. Αλλά ας υποθέσουμε επίσης ότι ένα εμβολιασμένο άτομο δεν μπορεί να μεταδώσει τον ιό σε άλλους, αν και οι ερευνητές εξακολουθούν να μην γνωρίζουν εάν αυτό είναι αλήθεια. Όταν αρκετός πληθυσμός εμβολιάζεται, ο ιός δυσκολεύεται να βρει νέους ανθρώπους να μολύνουν και η επιδημία αρχίζει να εξαφανίζεται. Και δεν πρέπει όλοι να εμβολιαστούν, αρκετά άτομα για να σταματήσουν την εξάπλωση του ιού. Ο αριθμός των ατόμων που πρέπει να εμβολιαστούν είναι γνωστό ως το κρίσιμο επίπεδο εμβολιασμού. Μόλις ένας πληθυσμός φτάσει σε αυτόν τον αριθμό, παίρνετε την ασυλία των κοπαδιών. Η ασυλία των κοπαδιών είναι όταν υπάρχουν τόσα πολλά εμβολιασμένα άτομα που ένα μολυσμένο άτομο δύσκολα μπορεί να βρει οποιονδήποτε θα μπορούσε να μολυνθεί και έτσι ο ιός δεν μπορεί να εξαπλωθεί σε άλλους ανθρώπους. Αυτό είναι πολύ σημαντικό για την προστασία ατόμων που δεν μπορούν να εμβολιαστούν. Το κρίσιμο επίπεδο εμβολιασμού εξαρτάται από το πόσο μολυσματική είναι η ασθένεια και πόσο αποτελεσματικό είναι το εμβόλιο. Η μολυσματικότητα μετριέται χρησιμοποιώντας τον βασικό αριθμό αναπαραγωγής – R0 – που είναι πόσα άτομα ένα μολυσμένο άτομο θα εξαπλώσει τον ιό κατά μέσο όρο εάν δεν υπήρχαν προστατευτικά μέτρα. Όσο πιο μολυσματική είναι μια ασθένεια, τόσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των ατόμων που πρέπει να εμβολιαστούν για να φτάσουν σε ακουστική ανοσία. Όσο υψηλότερη είναι η αποτελεσματικότητα του εμβολίου, τόσο λιγότερα άτομα πρέπει να εμβολιαστούν. Δεν είναι οι ίδιες παντού οι τιμές R0 διαφέρουν από τόπο σε τόπο επειδή οι πληθυσμοί τους συμπεριφέρονται διαφορετικά – οι κοινωνικές αλληλεπιδράσεις δεν είναι οι ίδιες σε αγροτικές και αστικές περιοχές, ούτε σε θερμά κλίματα σε σύγκριση με τα κρύα, για παράδειγμα. Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα για θετικές περιπτώσεις, νοσηλεία και θανάτους , το μοντέλο μου εκτιμά ότι το Κοννέκτικατ έχει επί του παρόντος R0 2,88, πράγμα που σημαίνει ότι, κατά μέσο όρο, κάθε μολυσμένο άτομο θα μεταδώσει τον ιό σε 2,88 άλλα άτομα εάν δεν υπήρχαν μέτρα μετριασμού. Οι εκτιμήσεις στο επίπεδο του νομού κυμαίνονται από 1,44 στο αγροτικό Alpine, California έως 4,31 στο αστικό Hudson, New Jersey. Αλλά η εύρεση τιμής R0 για ολόκληρες τις ΗΠΑ είναι ιδιαίτερα δύσκολη λόγω της ποικιλομορφίας των κλιμάτων και επειδή ο ιός έχει επηρεάσει διαφορετικές περιοχές σε διαφορετικές περιοχές φορές – η συμπεριφορά δεν ήταν καθόλου ομοιόμορφη. Οι εκτιμήσεις ποικίλλουν από 2,47 έως 8,2, αν και οι περισσότεροι ερευνητές τοποθετούν το R0 για ολόκληρες τις ΗΠΑ γύρω στο 3. Ενώ το R0 ποικίλλει ανάλογα με την τοποθεσία και μεταξύ των εκτιμήσεων, η αποτελεσματικότητα των εμβολίων είναι σταθερή και γνωστή. Τα εμβόλια Pfizer-BioNTech και Moderna είναι 95% και 94,5% αποτελεσματικά στην πρόληψη του COVID-19, αντίστοιχα. Χρησιμοποιώντας τιμές για την αποτελεσματικότητα του εμβολίου και το R0, μπορούμε να υπολογίσουμε το κρίσιμο επίπεδο εμβολιασμού. Για το Κονέκτικατ, με R0 2,88, το 69% του πληθυσμού πρέπει να εμβολιαστεί. Για ολόκληρες τις ΗΠΑ, με R0 από 3, αυτό θα ήταν 70%. Στη Νέα Υόρκη, με εκτιμώμενο R0 4,26, αυτό θα ήταν 80%. Πολλή αβεβαιότητα Ενώ τα μαθηματικά είναι σχετικά απλά, τα πράγματα περιπλέκονται όταν εξετάζετε σημαντικές ερωτήσεις για τις οποίες οι επιδημιολόγοι δεν έχουν ακόμη απαντήσεις. Πρώτον, ο τύπος για κρίσιμο επίπεδο εμβολιασμού προϋποθέτει ότι οι άνθρωποι αλληλεπιδρούν τυχαία. Όμως, στον πραγματικό κόσμο, οι άνθρωποι αλληλεπιδρούν σε πολύ δομημένα δίκτυα ανάλογα με την εργασία, τα ταξίδια και τις κοινωνικές συνδέσεις. Όταν λαμβάνονται υπόψη αυτά τα πρότυπα επαφής, ορισμένοι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα κρίσιμα επίπεδα εμβολιασμού είναι σημαντικά μικρότερα σε σύγκριση με την υπόθεση τυχαίων αλληλεπιδράσεων. Δυστυχώς, άλλα άγνωστα θα μπορούσαν να έχουν αντίθετο αποτέλεσμα. Οι δοκιμές εμβολίων δείχνουν σαφώς ότι οι εμβολιασμένοι άνθρωποι δεν αρρωσταίνουν με το COVID-19. Ωστόσο, είναι ακόμη άγνωστο εάν τα εμβόλια εμποδίζουν τους ανθρώπους να μολύνουν ήπιες μολύνσεις που μπορούν να μεταδοθούν σε άλλους. Εάν τα εμβολιασμένα άτομα μπορούν ακόμα να μολυνθούν και να μεταδοθούν στον ιό, τότε ο εμβολιασμός δεν θα παρέχει ασυλία στο κοπάδι – αν και θα αποτρέψει ακόμη τις σοβαρές ασθένειες και θα μειώσει δραστικά τη θνησιμότητα. Ένα τελευταίο ερώτημα που πρέπει να απαντηθεί είναι πόσο καιρό διαρκεί η ανοσία στον κοραναϊό μετά τον εμβολιασμό ενός ατόμου. Εάν η ασυλία μειώνεται μετά από λίγους μήνες, τότε κάθε άτομο θα χρειαστεί επαναλαμβανόμενους εμβολιασμούς. Είναι δύσκολο να πούμε με βεβαιότητα πόσα άτομα πρέπει να εμβολιαστούν για να τερματιστεί αυτή η πανδημία. Ωστόσο, η άφιξη των εμβολίων COVID-19 ήταν η καλύτερη είδηση το 2020. Το 2021, καθώς ένα μεγάλο ποσοστό ατόμων στις ΗΠΑ παίρνουν το εμβόλιο, η χώρα θα κατευθυνθεί προς το κρίσιμο επίπεδο εμβολιασμού – ό, τι κι αν είναι αυτό – έτσι ώστε η ζωή να αρχίσει να επιστρέφει στην κανονική.[You need to understand the coronavirus pandemic, and we can help. Read The Conversation’s newsletter.]Αυτό το άρθρο δημοσιεύεται εκ νέου από το The Conversation, έναν μη κερδοσκοπικό ιστότοπο ειδήσεων αφιερωμένο στην ανταλλαγή ιδεών από ακαδημαϊκούς εμπειρογνώμονες. Συντάχθηκε από: Pedro Mendes, Πανεπιστήμιο του Κονέκτικατ. Διαβάστε περισσότερα: * Ποσοστό θετικής δοκιμής: Πώς αυτή η εικόνα εξηγεί ότι οι ΗΠΑ δεν κάνουν ακόμα αρκετές δοκιμές * Τι δεν λέγεται γιατί οι Αφρικανοί Αμερικανοί πρέπει να πάρουν το COVID- 19 εμβόλιο Το Pedro Mendes λαμβάνει επί του παρόντος χρηματοδότηση από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας. Στο παρελθόν έχει λάβει χρηματοδότηση έρευνας από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών, το Βρετανικό Συμβούλιο Έρευνας Βιοτεχνολογίας και Βιολογικών Επιστημών, το Βρετανικό Συμβούλιο Έρευνας Μηχανικών και Φυσικών Επιστημών και την Ευρωπαϊκή Ένωση.