美国是否已经实现群体免疫了?

美国是否已经实现群体免疫了?

在新冠疫情发展之初,以英国为首的一些国家就曾提出“群体免疫”(Herd immunity)这种策略,这里的群体免疫,特指通过自然感染形成免疫力,也就是当人群中大部分人感染过一次病毒之后,身体就会自然地产生对于病毒的抵抗力,从而形成免疫屏障。说得直白一点,也就是躺平策略,等到大家都犯过一次病,那么疫情就不再是问题。

时至今日(2022.2.14),美国的累计确诊已接近8000万,总人口3.3亿,如果排除某人反复感染的少数情况大致估算,确诊数量/人口数达到了24%;英国累计确诊1830万,总人口6700万,比例约27%;法国确诊2170万,总人口6600万,这一比例达到33%。不知不觉间,这些国家已经在事实上逐渐接近群体免疫的前提条件。

在一些国家已经逐步接近“群体免疫”的前提条件的情况下,我们也不妨抛开政治因素,以科学的角度再来重新审视一下,在曾经感染过一次病毒的情况下,人们是否能够真正抵御新冠病毒的威胁?

我将结合自2020年以来的多篇研究论文,分享一下目前科学界对这一问题的看法。

太长不看版:

正文:

“群体免疫”的理论依据主要是“免疫记忆”效应,在人体对抗病原体的过程中,免疫系统需要经历复杂的驯化过程来产生针对该病原体的免疫细胞和抗体,在结束后少量的免疫细胞以及抗体会被留存备份下来,在机体下一次遭遇相同病原体时,就能够迅速调动人体免疫反应。这些被备份下来的免疫细胞和抗体就成为了免疫记忆的根源(图1[7])。本质上,我们接种疫苗也是利用灭活的病毒、减毒的病毒、或者病毒的一部分模拟了人体被细菌感染的过程,从而“假装自己得过病”,来获得免疫记忆。因此,“群体免疫”绝非没有科学依据。

现有的研究成果表明,新冠病毒也并不例外,初次感染确实会带来“免疫记忆”。

血清中中和抗体(中和抗体具备结合病毒的特定蛋白的能力,可以直接阻断其功能)的滴度被证明与病症严重程度有显著的相关性,并且中和抗体滴度在感染3-5周内达到最高后并不会立即完全衰退,而是在数月的跨度内逐步衰减[8] [9],构成一定时间内免疫记忆的第一道防线。在中和抗体之外,结合抗体(另一种抗体类型,通过与免疫细胞合作发挥阻断功能)也具有抵御病毒的能力,这一类抗体根据类型不同也具有不同的半衰期,被认为有助于抵御再次感染[10] [11]。

免疫细胞当然也不会缺席,记忆B细胞在感染后的最初几个月内甚至会逐步累积,提高量级,可以说是整条街最靓的仔[12] [13] [14]。记忆型CD4+ T细胞、CD8+ T细胞一样有着相应功能,其中靶向新冠病毒刺突蛋白的CD4+ T细胞半衰期约为120-149天[15] [16],CD8+ T细胞半衰期则会更长,并且在动物中进行的功能研究也证明CD8+ T细胞的缺失确实也导致机体更易受到再次感染[17]。

总得来说,中和抗体、结合抗体、CD4+ T细胞、CD8+ T细胞和记忆B细胞共同组成了对抗新冠病毒的“免疫记忆”,确实可以在一定时间内增强对于病毒的抵抗力。

这是不是意味着初次感染病毒过后就可以仗着免疫记忆高枕无忧呢?

众多研究者在不同的角度检测了负责免疫记忆的成员变化趋势(图2)[18],图中统计了12个不同研究的数据,横坐标代表初次感染后的时间,纵坐标则代表相应成分数量的变化,除了记忆型B细胞能够在最初升高,继而维持在较高水平之外,包括中和抗体、结合抗体、T细胞在内的其他组分,均呈现逐步下降的态势。这就意味着免疫记忆显然存在一个窗口期,超过一定期限之后,免疫记忆的保护作用将会大打折扣。科学界已有的证据表明,针对新冠病毒的免疫记忆通常在初次感染后6-8个月内最强,超过这一期限,免疫记忆带来的抵抗作用就捉襟见肘了。

现实世界中发生的故事成为这一研究结论的很好例证:2020年4-5月巴西北部城市玛瑙斯经历了初次较强的疫情,在此之后的2020年6月到12月,其确诊数量始终维持在低位,但到了2021年初,疫情重新席卷而来。研究者认为2020年后半年玛瑙斯疫情的低潮很可能正是免疫记忆提供保护的体现[19] [20],到了2021年随着免疫记忆的屏障逐步衰竭(也可能伴随着病毒突变株的产生),疫情则死灰复燃。

在这一层面上,由疫苗接种带来的免疫效应显然也具备类似的特征,因为疫苗接种本质上就是模拟感染病毒的过程来诱导免疫反应,促成免疫记忆的形成。但是由于疫苗接种的高度可控,我们可以进行第二针第三针的接种,来使身体对于病毒的抵抗力始终维持在较高水平,而自然感染显然做不到这点。

我也在此大胆预测,在未来的几年里,新冠疫苗的接种可能会变成类似流感疫苗的接种模式,即一年1-2针,成为常态化的防疫方式之一。其目的正是通过定期调动免疫反应,激活免疫记忆,使人们始终具备较高的对抗新冠病毒的防御力。

除了时间上的限制,新冠病毒的随机突变也使得自然感染产生的防御力大受挑战,前些时候的研究就证明,虽然自然感染产生的免疫记忆能够对包括德尔塔在内的新冠病毒变异株生效(效果依然也会削弱),但在奥密克戎变异株面前却毫无还手之力(图3A)。不单是自然感染,很多针对新冠病毒的药物、以及两针新冠疫苗的接种也不能提供足够的保护,三针疫苗才能够在一定程度上抵御病毒的入侵(图3B-D)[21]。

我在知乎写的另一个回答详细地解析了这个研究的逻辑,有兴趣的读者可以另行查看:

图3纵坐标代表了稀释多少倍数能使毒株侵染性下降50%(NT50,即中和滴度),因此该倍数越高证明血清中含有的中和抗体越多,也就是纵轴越高对应抵抗力越强。我们从图3可以看到,A图用的样本来自感染新冠并痊愈的病人,这类人群的血清对于原始毒株(B.1)或德尔塔均有一定的抵抗力,然而对奥密克戎的效应则微乎其微。

而即便是疫苗,对于奥密克戎的防御力仍然十分有限。在接种2针辉瑞疫苗的情况下,血清样本对于奥密克戎的抵抗力与原始毒株、德尔塔毒株都有极显著的差异(图3B)。但这种情况在混合接种、接种3针疫苗时得到了改善,虽然对奥密克戎的抵抗力依然较弱,但比之两针辉瑞疫苗的结果,无疑有所好转(图3C,D)。

从上述结果中我们不难看到,面对层出不穷的新冠病毒变种,自然感染所产生的的抵抗力正日益乏力。如今正席卷全球的奥密克戎毒株毫无疑问对疫情防控和医药疫苗的研发构成巨大的挑战,而在这种情况下指望自然感染带来足够的免疫保护显然是过于天真了。

好消息是,就在前几天即2022年2月11日,礼来宣布一款全新的新冠病毒中和抗体药物获得FDA的紧急使用授权,根据其二期临床数据,这款名为Bebtelovimab的中和抗体对包括奥密克戎在内的所有新冠病毒变异株都具有强大的中和能力。在绝大多数中和抗体药物被奥密克戎击溃的情况下,这款新药的出世无疑是振奋人心的好消息。我们在对病毒保持充分警惕的前提下,也应该看到,人类在面对病毒的威胁下同样有着多样化的手段,除了持续地设计优化新药,还能在现有工艺上改变疫苗针对的序列特征,从而迅速应用于新的病毒变种。

总得来说,科学家们对于“群体免疫”的策略一直以来偏向否定态度,哪怕是在首先提出这一策略的英国也有相当多反对声音,爱丁堡大学的流行病学专家就在Science杂志刊文,以“Herd immunity by infection is not an option”(靠感染实现群体免疫不可取)为题反对这一方略[22]。

靠自然感染实现保护固然看起来省事,然而不可控因素巨大,在特定的时间窗口(数个月内)以及病毒不发生大量突变的情况下确能起到保护作用,但颇有听天由命的意味。相比起来,疫苗接种和严防严控的策略看似麻烦,却是真正立于不败之地。不仅可以通过多次疫苗接种来维持保护作用,也能因时而变,改变疫苗、药物所针对的病毒序列,使之能够应对层出不穷的病毒变种,在可操作性方面有巨大优势。

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