集団免疫に到達しなかったら?

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コロナウイルス集団免疫

What If We Never Reach Herd Immunity?

What If We Never Reach Herd Immunity?
Hitting the threshold might actually be impossible. But vaccines can still help end the pandemic.
閾値に到達することは実際には不可能かもしれない。しかし、ワクチンはまだパンデミックの終息を助けることができる。

サラ・チャン

2021年2月9日

まず、用語を定義することから始めよう。集団免疫は、パンデミックの終焉が長く約束されていたかすかなものであるが、その要件は非常に特殊である。エモリー大学の生物学者ジェニー・ラヴィーンは、それをキャンプファイヤーの中の濡れた丸太に例えている。丸太の中に十分な水分があれば、つまり集団の中に十分な免疫力があれば、「火を起こすことはできない」と彼女は言う。より専門的に言うと、1人の病気の人が感染した人の平均感染者数が1人を下回ったときに、集団免疫に達する。患者ゼロの人が別の人に感染しても、その二人目の人は三人目の人に感染することはできない。これが麻疹やポリオなど、米国ではワクチンが集団免疫を達成している他のいくつかの病気で起こっていることである。ここに事件が発生しても、火花は乾いた燃料を見つけることができない。大パンデミックが持続することはない。

COVID-19では、集団免疫の閾値は60~90%と推定されている。これは、ワクチン接種や先行感染による免疫を必要とする人の割合である。米国では、集団免疫に達するために十分な数の人々がワクチンを接種した場合のカウントダウンはすでに始まっている。

しかし、もしまだ十分な湿潤状態が得られていないとしたら?もし、丸太が乾くのが早いとしたら?今、多くの兆候が、集団免疫によってこのウイルスの感染を抑えることができない未来を指し示している。COVID-19は、おそらく循環し続け、進化し、再感染するだろう。その場合、ワクチン接種の目的は異なる必要がある。

COVID-19ワクチンは病気の予防には非常に優れているが、集団免疫の鍵を握るウイルスの感染に対してはまだ十分ではないだろう。全体として、免疫力は病気よりも感染に対する効果の方が低く、時間の経過とともに衰退し、現在世界中で出現している新しい亜種によって侵食されていくと予想される。感染症に対するワクチンの効果が集団免疫の閾値を下回ると、集団免疫を達成するためには、人口の100%以上にワクチンを接種しなければならなくなる。つまり、集団免疫を達成することは全く不可能なのである。

仮に集団免疫が理論的に達成できたとしても、アメリカ人の15%はCOVID-19ワクチンを接種することはないと答えており、この基準値を達成することは困難である。

COVID-19ワクチンの役割は、最終的にはインフルエンザの予防接種に近いものになるかもしれない。COVID-19ワクチンは全体として重症化を防ぐのに優れており、南アフリカで発見されたコロナウイルスの新種が再感染の原因となっているが、これまでのところ、このレベルの防御力は維持されているようである。これは、集団免疫というよりも、ワクチンの達成可能な目標である。”ハーバード大学の疫学者であるマーク・リプシッチ氏は、「最終的には、できるだけ早く、ワクチン接種によって人々を危険な目に遭わせないようにするというのが私の考えです」と言う。ウイルスはまだ循環しているが、死ぬ人は少ない。

同時に、感染が遅くなる前に集団免疫の閾値に達する必要はない。感染が減れば、感染する人が減り、感染した人がワクチンを接種すれば、重病になったり死亡したりする人はさらに少なくなるだろう。パンデミックは、入院や死亡者数が少しずつ減少していくにつれて、ゆっくりと衰退していくであろう。

集団免疫の閾値を超えることはないであろう。米国でCOVID-19がゼロになることもないであろうし、世界的な根絶は基本的には夢のようなものである。しかし、コロナウイルスとの生活はもっと普通に見えるであろう。


変種は集団免疫に対する最新の潜在的に最も差し迫った挑戦である。ウイルスが進化するにつれ、私たちのワクチンと免疫は絶えず追いついていかなければならない。”ここからどこへ行くかという一兆ドル規模の問題は、私たちが持っているこの変種との関係である。”と、ミネソタ大学感染症研究・政策センターのディレクター、マイケル・オスターホルム氏は言う。

約1年間、コロナウイルスは安定した、目に見えない速度で突然変異を獲得しているように見えた。しかし最近になって、新しい亜種が異常に多くの突然変異を蓄積し、心配な新しいデータが毎週のように出てきている。

免疫力の面で最も懸念される南アフリカとブラジルの変異体は、E484Kと呼ばれる重要な変異を含むいくつかの変異を共有している。これらの変異はウイルスのスパイクタンパク質の形を変え、免疫システムに認識されにくくする。南アフリカでは、この変異体は以前にCOVID-19を持っていた何人かの人々に再感染している。日曜日に、国はアストラゼネカのワクチンの展開を一時停止した。また、複数の国で並行して試験が行われたジョンソン・エンド・ジョンソン社とノバックス社のワクチンも、南アフリカでは有効性が低く、それぞれ72%から57%、89%から49%に低下している。ブラジルでは、マナウス周辺地域では、昨年の第一波で高いレベルの免疫が得られたにもかかわらず、COVID-19の大規模な第二波が発生している。ブラジルの新しい変異体が原因かもしれない。

これらのデータはすべて同じ方向を指している。ワクチンによるものであれ、先行感染によるものであれ、免疫はこれらの亜種に対して弱くなっている。しかし、英国の変異体は、以前の変異体よりも著しく感染性が高く、ワクチンの有効性を大幅に低下させることはなかった。しかし、科学者たちは英国の変異体のいくつかのサンプルからもE484Kを見つけ始めている。世界中の複数の感染のホットスポットでは、コロナウイルスは独立して同じ主要な突然変異のいくつかに収束している。

これらの同じ突然変異は、おそらく最も垂れ下がった果実であるために出現し続けている。これらは比較的単純な遺伝子の変化である。イカーン医科大学のウイルス学者であるBenhur Lee氏は言う。十分な時間と複製の機会が与えられれば、ウイルスは幸運にも木の上の方に到達することができるかもしれない。しかし、「チャンスを与えなければ、さらに時間がかかる」とリー氏は私に言った。コロナウイルスの進化を遅らせるためには、可能な限り感染を防ぐ必要がある。

ワクチンを接種していない国での蔓延は、ワクチンを接種した国で新たな感染症を引き起こす新しい変異体の種となる可能性が非常に高い。私の同僚であるジェームズ・ハンブリンが書いているように、「他の国を助けるための計画もなくワクチンをため込む国は、自らの危険を冒している」のである。ウイルスが他の有利な突然変異を獲得する機会を奪うことは、ウイルスの拡散を減らすことを意味する。ワクチンは新しい変異体に対応するために更新することができるが、それは常に追いつくための競争になるであろう。


集団免疫に到達することを困難にしているのは亜種だけではない。

ワクチンによる免疫は、オンオフのスイッチではなく、ウイルスが体内で複製する能力を減衰させるものだと考えてください。達成しやすいものから達成しにくいものまで、4つの重要なしきい値がある:重度の症状に対する防御、あらゆる症状に対する防御、感染に対する防御、感染に対する防御である。ワクチンの有効性のトップラインの数値のほとんどは症状に対するものであるが、集団免疫の鍵となる感染を防ぐためには、ウイルスの複製をさらに抑制する必要がある。そのため、感染症に対するワクチンの有効性は、症状に対する有効性よりも低くなると予想されているが、具体的にどの程度低くなるのかは不明である。

感染に対する効果もおそらく最初に低下するであろう。長期的には、一般的に免疫力は低下する傾向にあり、重症化した病気に対する防御力が最も長持ちすると考えられる。新しいタイプのワクチンが登場することで、ワクチンの有効性がさらに低下する可能性がある。もともとのウイルスに感染しないように保護されていたワクチンが、今では症状を伴う感染に対してのみ保護されるようになっているかもしれない。これはワクチンを受ける人にとってはまだ良いことであるが、集団免疫にとってはあまり良くない。受領者は、無症状で他の人に感染するのに十分なウイルスを持っている可能性がある。

このパターンには生物学的な説明がある。第一に、免疫の場所が重要だ。コロナウイルスのような呼吸器ウイルスは鼻や喉から感染するが、現在のCOVID-19ワクチンはすべて腕の筋肉に注射されている。これらのワクチンは強力な免疫反応を引き起こし、抗体価とも呼ばれる抗体を体内で大量に生成するが、必ずしもコロナウイルスに対する最初の防御ラインである鼻や喉の粘膜には存在しない。”テキサス大学オースティン校の生化学者であるジェイソン・マクレラン氏は、「時間の経過とともに力価が低下すると、上気道の感染症が発生する可能性がある」と言う。”うまくいけば下気道でも保護され、肺炎や重症化、入院を防ぐことができる”

第二に、免疫の種類も重要だ。最初のワクチン接種や感染症の後、血液中に抗体が急増する。抗体は、侵入してきたウイルスを中和し、感染を防ぐ免疫記憶の高速スイッチ部分である。しかし、COVID-19の生存者ですでに報告されているように、抗体のレベルが時間の経過とともに低下すると、抗体は効果を失う可能性がある。もう一つの免疫系の一部であるT細胞は、長期的な免疫力を維持するために重要な頑張り屋である。しかし、T細胞が活動を開始するまでには時間がかかるため、重症化を防ぐことはできても、必ずしも感染や伝染を防ぐことができるわけではない。

それはCOVID-19の将来にとって何を意味するのだろうか?1つの可能性としては、この病気が風邪の原因となる4種類のコロナウイルスと同じような道をたどる可能性がある。ある研究では、ボランティアにこれらの風邪用コロナウイルスを1年間隔で感染させ、再感染させようとしたが、何人かのボランティアは再感染したが症状はなかった。また、彼らの鼻の中には検出可能な量のウイルスが短期間に検出された。COVID-19については、「楽観的な未来は、まだ感染があるが、現在よりも頻度は低い」と、フレッド・ハッチンソン癌研究センターのウイルス学者であるジェシー・ブルームは、電子メールで書いた。(実際には、コロナウイルス OC43 が 1889 年のパンデミックの間に出現したという憶測がある、背景に一般的な風邪としてフェードアウトする前に)

エモリー大学のLavine氏は、COVID-19が最終的にこれらの風邪用コロナウイルスのようになってしまう可能性をモデル化した論文を共著している。すでに存在する4つの風邪コロナウイルスは非常に一般的なものであるため、私たちのほとんどはおそらく子供の頃に感染していたと思われる。このように幼少期に感染することで、これらのコロナウイルスに対する初期免疫が形成され、その後の再感染はより穏やかなものになるのである。免疫力が低下し、風邪コロナウイルスが進化したときに、頻繁に再感染することで、免疫力が更新されることもある。

COVID-19は明らかに、高齢の患者にとっては劇的に致命的である。ワクチンは、大人が子供の頃にCOVID-19に対して構築できなかった免疫の代わりになると考えるかもしれない。しかし、これは新型コロナウイルスであるため、特に、新しい変異体がどのように進化し続けるのか、大人になってから最初に誘発された免疫が子供になってから最初に誘発された免疫と同等かどうかなどの不確実性が残っているとLavine氏は注意を促している。

少なくとも裕福な国では、子供たちもCOVID-19ワクチンを接種することになるだろう。ハーバード大学のLipsitch氏は、COVID-19とそれに関連したMIS-C症候群による重症化と死亡は、子供たちの間ではまだ十分に高く、インフルエンザと同じくらいのレベルにあることから、自然感染に任せるのではなく、子供たちにワクチンを接種することが正当化されると指摘している。ワクチンによる感染防御が不完全であったとしても、子供たちをワクチン接種の対象に含めることは、より大きなコミュニティでの感染を抑制するのに役立つ。

コミュニティ内の集団免疫力は、オンオフのスイッチではなく、ダンパーと考えるのも有効である。 集団免疫の閾値に達していなくても、追加でワクチンを接種した人は、一般的にはワクチンを接種しなかった場合よりも少ないウイルスを拡散していることになる。より少ないウイルスにさらされている人は、病気になったり、病院に行ったり、死んだりする可能性が低い人でもある。

キャンプファイヤーの例えで言えば、現在のパンデミックは大規模で猛威を振るっている。完全に火を消すのに十分な水がないかもしれないし、将来の火花を防ぐこともできないかもしれないが、私たちが持っている水はまだ助けになるであろう。火はゆっくりと涼しく燃える。水の一滴一滴が大切なのである。