L’immunità di gregge al COVID-19 è una strategia impraticabile
Il raggiungimento dell’immunità di gregge al COVID-19 è una strategia di salute pubblica impraticabile, secondo un nuovo modello sviluppato dagli scienziati dell’Università della Georgia.
Lo studio è recentemente apparso in Proceedings of the National Academy of Sciences.
Il controllo di COVID-19 ha presentato ai responsabili delle politiche di salute pubblica un enigma:
Come prevenire il sovraccarico delle loro infrastrutture sanitarie, evitando allo stesso tempo grandi sconvolgimenti sociali? Il dibattito si è incentrato su due strategie proposte.
Una scuola di pensiero mira alla “soppressione”, eliminando la trasmissione nelle comunità attraverso drastiche misure di allontanamento sociale, mentre un’altra strategia è la “mitigazione”, che mira a raggiungere l’immunità di gregge consentendo l’infezione di una percentuale sufficientemente ampia della popolazione senza superare l’assistenza sanitaria capacità.
“Il concetto di immunità della gregge è allettante perché segna la fine della minaccia di COVID-19”, ha detto Toby Brett, un associato post-dottorato presso la Odum School of Ecology e autore principale dello studio.
“Tuttavia, poiché questo approccio mira a evitare l’eliminazione della malattia, sarebbe necessario un aggiustamento costante delle misure di blocco per garantire che un numero sufficiente di persone, ma non troppe, venga infettato in un determinato momento.
A causa di queste sfide, la strategia di immunità di gregge è in realtà più simile al tentativo di camminare sul filo del rasoio appena visibile “.
Questo studio condotto da Brett e Pejman Rohani presso il Center for the Ecology of Infectious Diseases dell’Università della Georgia, indaga gli approcci di soppressione e mitigazione per controllare la diffusione di SARS-CoV-2, il virus che causa COVID-19.
Mentre studi recenti hanno esplorato gli impatti delle strategie di soppressione e mitigazione in diversi paesi, Brett e Rohani hanno cercato di determinare se e come i paesi potrebbero ottenere l’immunità di gregge senza sovraccaricare il sistema sanitario e di definire gli sforzi di controllo che sarebbero stati necessari per fare così.
Hanno sviluppato un modello di trasmissione della malattia stratificato per età per simulare la trasmissione di SARS-CoV-2 nel Regno Unito, con diffusione controllata dall’autoisolamento di individui sintomatici e vari livelli di distanziamento sociale.
Le loro simulazioni hanno rilevato che in assenza di misure di controllo, il Regno Unito subirebbe fino a 410.000 decessi correlati a COVID-19 , di cui 350.000 da individui di età superiore ai 60 anni.
Hanno scoperto che utilizzando la strategia di soppressione, sono stati previsti molti meno decessi: 62.000 tra gli individui di età superiore ai 60 anni e 43.000 tra gli individui sotto i 60 anni.
Se l’impegno per l’autoisolamento è elevato (definito come una riduzione della trasmissione di almeno il 70%), la soppressione può essere raggiunta in due mesi indipendentemente dalle misure di allontanamento sociale e potenzialmente prima se la scuola, il lavoro e i luoghi di aggregazione sociale si chiudono.
Nell’esaminare le strategie che cercano di costruire l’immunità di gregge attraverso la mitigazione, il loro modello ha scoperto che se il distanziamento sociale è mantenuto a un livello fisso, la capacità ospedaliera dovrebbe aumentare notevolmente per evitare che il sistema sanitario venga sopraffatto.
Per ottenere invece l’immunità di gregge date le risorse ospedaliere attualmente disponibili, il Regno Unito dovrebbe regolare i livelli di allontanamento sociale in tempo reale per garantire che il numero di individui malati sia uguale, ma non superiore, alla capacità dell’ospedale.
Se il virus si diffonde troppo rapidamente, gli ospedali saranno sopraffatti, ma se si diffonde troppo lentamente, l’epidemia verrà soppressa senza ottenere l’immunità di gregge.
Brett e Rohani hanno inoltre notato che molto è sconosciuto sulla natura, la durata e l’ efficacia dell’immunità COVID-19 e che il loro modello presuppone un’immunità perfetta e di lunga durata.
Hanno avvertito che se l’immunità non è perfetta e c’è una significativa possibilità di reinfezione, è molto improbabile ottenere l’immunità di gregge attraverso un’esposizione diffusa.
“Riconosciamo che ci resta molto da imparare sulla trasmissione e l’immunità di COVID-19 , ma crediamo che tale modellizzazione possa essere preziosa nelle cosiddette ‘analisi situazionali’”, ha affermato Rohani. “I modelli consentono alle parti interessate di riflettere sulle conseguenze di corsi di azione alternativi”.
L’immunità di gregge si ottiene quando una persona infetta in una popolazione genera in media meno di un caso secondario, che corrisponde al numero di riproduzione effettiva R (cioè il numero medio di persone infette da un caso) che scende al di sotto di 1 in assenza di interventi .
In una popolazione in cui gli individui si mescolano in modo omogeneo e sono ugualmente suscettibili e contagiosi, R = (1 – pC) (1 – pI) R0 (equazione 1), dove pC è la riduzione relativa dei tassi di trasmissione dovuta a interventi non farmaceutici; pI è la proporzione di individui immuni ; e R0 è il numero di riproduzione in assenza di misure di controllo in una popolazione completamente suscettibile.
R0 può variare tra le popolazioni e nel tempo, a seconda della natura e del numero di contatti tra gli individui e dei potenziali fattori ambientali.
In assenza di misure di controllo (pC = 0), la condizione per l’immunità di gregge (R <1, dove R = (1 – pI) R0) è quindi raggiunta quando la proporzione di individui immuni raggiunge pI = 1 – 1 / R0.
Per SARS-CoV-2, la maggior parte delle stime di R0 sono comprese tra 2,5 e 4, senza un chiaro modello geografico.
Per R0 = 3, come stimato per la Francia1, la soglia di immunità di gregge per SARS-CoV-2 dovrebbe quindi richiedere il 67% di immunità della popolazione.
Dall’equazione 1 risulta anche che in assenza di immunità di gregge, l’intensità delle misure di allontanamento sociale necessarie per controllare la trasmissione diminuisce con l’aumentare dell’immunità della popolazione.
Ad esempio, per contenere la diffusione per R0 = 3, i tassi di trasmissione devono essere ridotti del 67% se la popolazione è completamente suscettibile, ma solo del 50% se un terzo della popolazione è già immune.
Ci sono situazioni in cui l’immunità di gregge potrebbe essere raggiunta prima che l’immunità della popolazione raggiunga pI = 1 – 1 / R0.
Ad esempio, se alcune persone hanno maggiori probabilità di essere infettate e di trasmettere perché hanno più contatti, questi super-diffusori probabilmente verranno infettati per primi.
Di conseguenza, la popolazione di individui suscettibili si esaurisce rapidamente di questi super-diffusori e il ritmo di trasmissione rallenta. Tuttavia, rimane difficile quantificare l’impatto di questo fenomeno nel contesto di COVID-19.
Per R0 = 3, Britton et al.2 hanno mostrato che, se teniamo conto di modelli di contatto specifici per età (ad esempio, individui di età> 80 anni hanno sostanzialmente meno contatti rispetto a quelli di età compresa tra 20 e 40 anni), la soglia di immunità di gregge scende da Dal 66,7% al 62,5%.
Se assumiamo inoltre che il numero di contatti varia sostanzialmente tra gli individui all’interno della stessa fascia di età, l’immunità di gregge potrebbe essere ottenuta con solo il 50% di immunità della popolazione.
Tuttavia, in questo scenario, la deviazione dalla formula pI = 1 – 1 / R0 è prevista solo se è sempre lo stesso insieme di individui che sono potenziali super-diffusori.
Se la super diffusione è guidata da eventi piuttosto che da individui, o se le misure di controllo riducono o modificano la serie di potenziali super-diffusori, potrebbe esserci un impatto limitato sull’immunità di gregge.
Un altro fattore che può alimentare una soglia immunitaria di gregge più bassa per COVID-19 è il ruolo dei bambini nella trasmissione virale.
Rapporti preliminari rilevano che i bambini, in particolare quelli di età inferiore a 10 anni, possono essere meno suscettibili e contagiosi degli adulti3, nel qual caso possono essere parzialmente omessi dal calcolo dell’immunità di gregge.
L’immunità della popolazione viene in genere stimata attraverso indagini trasversali di campioni rappresentativi utilizzando test sierologici che misurano l’immunità umorale.
Le indagini condotte nei paesi colpiti all’inizio dell’epidemia di COVID-19, come la Spagna e l’Italia, suggeriscono che la prevalenza a livello nazionale di anticorpi varia tra l’1 e il 10%, con picchi intorno al 10-15% nelle aree urbane fortemente colpite.
È interessante notare che questo è coerente con le previsioni precedenti fatte da modelli matematici, utilizzando i conteggi dei decessi riportati nelle statistiche nazionali e le stime del tasso di mortalità per infezione, cioè la probabilità di morte a causa dell’infezione .
Alcuni hanno sostenuto che l’immunità umorale non cattura l’intero spettro dell’immunità protettiva SARS-CoV-2 e che la prima ondata epidemica ha portato a livelli più elevati di immunità nella popolazione rispetto a quelli misurati attraverso indagini trasversali sugli anticorpi.
Infatti, la reattività delle cellule T è stata documentata in assenza di immunità umorale rilevabile tra i contatti dei pazienti6, sebbene la natura protettiva e la durata della risposta osservata siano sconosciute. Un’altra incognita è se l’immunità preesistente ai comuni coronavirus del raffreddore possa fornire un certo livello di protezione incrociata.
Diversi studi hanno riportato cellule T cross-reattive nel 20-50% degli individui naive alla SARS-CoV-27. Tuttavia, resta da determinare se questi linfociti T possano prevenire l’infezione da SARS-CoV-2 o proteggere da malattie gravi .
Rapporti preliminari di indagini sui bambini non mostrano alcuna correlazione tra infezioni pregresse con coronavirus stagionali e suscettibilità all’infezione da SARS-CoV-28.
Chiaramente, nessuna immunità sterilizzante attraverso la protezione incrociata era evidente durante l’epidemia di SARS-CoV-2 sulla portaerei Charles de Gaulle, dove il 70% dei giovani marinai adulti è stato infettato prima che l’epidemia si fermasse9.
Tenendo conto di queste considerazioni, ci sono poche prove che suggeriscono che la diffusione della SARS-CoV-2 potrebbe arrestarsi naturalmente prima che almeno il 50% della popolazione sia diventato immune.
Un’altra domanda è: cosa sarebbe necessario per ottenere il 50% dell’immunità della popolazione, dato che attualmente non sappiamo per quanto tempo duri l’immunità acquisita naturalmente alla SARS-CoV-2 (l’immunità ai coronavirus stagionali è di solito di durata relativamente breve), in particolare tra coloro che avevano forme lievi di malattia e se potrebbero essere necessari diversi cicli di reinfezione prima di ottenere un’immunità robusta.
La reinfezione è stata finora documentata in modo definitivo solo in un numero molto limitato di casi e non è chiaro se si tratti di un fenomeno raro o possa rivelarsi un evento comune.
Allo stesso modo, non è noto come una precedente infezione influirebbe sul decorso della malattia in una reinfezione e se un certo livello di immunità preesistente influenzerebbe la diffusione virale e la trasmissibilità.
Con le pandemie influenzali, l’immunità di gregge viene generalmente raggiunta dopo due o tre ondate epidemiche, ciascuna interrotta dalla stagionalità tipica del virus dell’influenza e più raramente da interventi, con l’aiuto della protezione incrociata attraverso l’immunità ai virus influenzali incontrati in precedenza e vaccini quando disponibili10 .
Per COVID-19, che ha un rapporto di mortalità per infezione stimato dello 0,3-1,3% 1,5, il costo per raggiungere l’immunità di gregge attraverso l’infezione naturale sarebbe molto alto, specialmente in assenza di una migliore gestione del paziente e senza una schermatura ottimale degli individui a rischio di gravi complicazioni.
Assumendo una soglia ottimistica di immunità di gregge del 50%, per paesi come Francia e USA, ciò si tradurrebbe rispettivamente in 100.000-450.000 e 500.000-2.100.000 decessi.
Gli uomini, gli individui più anziani e quelli con comorbidità sono colpiti in modo sproporzionato, con tassi di mortalità per infezione del 3,3% per i soggetti di età superiore ai 60 anni e aumento della mortalità negli individui con diabete, malattie cardiache, malattie respiratorie croniche o obesità.
L’impatto previsto sarebbe sostanzialmente inferiore nelle popolazioni più giovani.
Un vaccino efficace rappresenta il modo più sicuro per raggiungere l’immunità di gregge.
A partire dall’agosto 2020, sei vaccini anti-SARS-CoV-2 hanno raggiunto la fase III di sperimentazione, quindi è ipotizzabile che alcuni saranno disponibili entro l’inizio del 2021, sebbene la loro sicurezza ed efficacia debbano essere stabilite.
Dato che la produzione e la somministrazione di un vaccino saranno inizialmente limitate, sarà importante dare la priorità alle popolazioni altamente esposte e a quelle a rischio di grave morbilità.
I vaccini sono particolarmente adatti per creare immunità di gregge perché la loro assegnazione può essere mirata specificamente a popolazioni altamente esposte, come operatori sanitari o individui con frequenti contatti con i clienti. Inoltre, i decessi possono essere prevenuti prendendo di mira prima le popolazioni altamente vulnerabili, anche se si prevede che i vaccini potrebbero non essere altrettanto efficaci nelle persone anziane.
I vaccini possono quindi avere un impatto significativamente maggiore sulla riduzione della circolazione virale rispetto all’immunità acquisita naturalmente, soprattutto se si scopre che l’immunità protettiva acquisita naturalmente richiede aumenti attraverso re-infezioni (se necessario, i vaccini possono essere regolarmente potenziati).
Inoltre, dato che esiste un numero crescente di segnalazioni di complicanze a lungo termine anche dopo COVID-19 lieve, è probabile che i vaccini forniscano un’opzione più sicura per le persone che non sono classificate a rischio.
Per i paesi dell’emisfero settentrionale, le prossime stagioni autunnali e invernali saranno impegnative con la probabile intensificazione della circolazione virale, come è stato recentemente osservato con il ritorno della stagione fredda nell’emisfero meridionale.
In questa fase, solo gli interventi non farmaceutici, come l’allontanamento sociale, l’isolamento dei pazienti, le maschere per il viso e l’igiene delle mani, si sono dimostrati efficaci nel controllare la circolazione del virus e dovrebbero quindi essere applicati rigorosamente.
Potenziali farmaci antivirali che riducono la carica virale e quindi diminuiscono la trasmissione, o terapie che prevengono complicazioni e decessi, possono diventare significativi per il controllo dell’epidemia nei prossimi mesi. Questo fino a quando non saranno disponibili i vaccini, che ci consentiranno di raggiungere l’immunità di gregge nel modo più sicuro possibile.
Riferimenti
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More information: Tobias S. Brett and Pejman Rohani, Transmission dynamics reveal the impracticality of COVID-19 herd immunity strategies, PNAS first published September 22, 2020 doi.org/10.1073/pnas.2008087117
