중국의 SARS-CoV-2 전염병 완화에 대한 백신 유발 면역 및 그 효과 조사
Nov 10, 2023
추상적인
배경: 코로나19 이전의 생활 방식으로 복귀하기 위해-19 거의 모든 국가에서 심각한 질병 부담을 완화하고 전염을 통제하기 위한 예방 접종 프로그램을 시작했습니다. 그러나 집단 면역이 이러한 프로그램의 범위 내에 있을지는 아직 알 수 없습니다.
방법: 우리는 자연 감염에 대한 사전 면역력이 낮은 인구 집단인 중국을 대상으로 SARS-CoV-2 전염의 구획적 모델을 개발했습니다. 두 가지 예방접종 프로그램이 테스트되었으며 모집단의 면역 수준에 대한 모델 기반 추정치가 제공되었습니다.
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결과: 2021년 내내 중국에서 사용되는 백신의 효능이 상대적으로 낮고, 사전 자연면역이 부족한 점을 고려할 때 델타 변종의 경우 집단면역에 도달할 가능성이 낮다는 점을 확인했습니다. 우리는 감염에 대한 백신 효능이 90%라고 가정할 때 백신으로 인한 집단 면역이 중국 인구의 93% 이상에 적용되어야 한다고 추정했습니다. 그러나 백신으로 인한 집단면역에 도달하지 못하더라도, 전부 아니면 전무 백신 모델과 전염병이 시작되는 경우 예방접종 프로그램을 통해 SARS-CoV{6}} 감염을 50~62% 줄일 수 있다고 추정했습니다. 2021년 12월 1일에 펼쳐집니다.
결론: 국민의 백신 접종에 대한 자신감과 의지를 높이고, 폭넓은 연령층을 대상으로 효과가 높은 백신을 개발하기 위한 노력이 필요하다.
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키워드: 코로나-19, 집단 면역, 예방접종 프로그램, 델타 변종, SLIR 모델
배경
중국에서 발생한 신종 코로나바이러스감염증 2{{5{51}}}}19(COVID-19) 1차 유행은 3월 2일부터 엄격한 봉쇄 조치와 여행 제한을 시행한 후 빠르게 진정되었습니다.0 20 [1–4]. 2021년 11월 12일 현재, 코로나19-19 대유행으로 인해 전 세계적으로 2억 5,100만 건 이상의 사례가 보고되었고 500만 명이 사망했습니다[5]. 중증급성호흡기증후군 코로나바이러스 2(SARS-CoV-2)가 일부 중요한 돌연변이를 겪었고 증가된 전염성 및/또는 면역 회피 특성으로 인해 많은 변종이 널리 퍼졌기 때문에 팬데믹은 아직 끝나지 않았습니다. 변형 알파 [6–12], 베타 [13, 14], 감마 [13, 15] 및 델타 [16–18]. 전 세계적으로 Delta 변종 사례가 급증하는 것은 Alpha, Beta 및 Gamma에 비해 분명한 경쟁 우위를 시사합니다[16]. 모든 인플루엔자 데이터 공유에 대한 글로벌 이니셔티브(GISAID)의 일일 시퀀스 중 90% 이상이 2021년 7월 이후 Delta 변종에 기인합니다[19]. 큰 전염병이 없음에도 불구하고, 중국은 광저우, 난징, 정저우시의 발병을 포함하여 델타 변종의 수입 사례로 인해 여러 가지 소규모 지역 발병을 경험하고 있습니다[20-22]. 전파를 억제하려면 세계의 많은 부분이 SARS-CoV-2, 특히 Delta 변종에 대한 면역력을 갖추어야 합니다. 효과적인 코로나-19 백신은 전 세계적으로 SARS-CoV-2 전파를 억제하는 가장 실행 가능한 옵션을 나타냅니다. 예방접종 프로그램의 효과는 백신 공급, 백신 접종 의지, 백신 효능, 예방접종 대상 연령층 등 여러 핵심 요소에 따라 달라집니다. 그러나 현재 백신 접종 프로그램은 모두 원래 SARS-CoV-2 계통에 대해 개발된 백신을 기반으로 하며 Delta 변종에 대해서는 효능이 감소하는 것으로 보입니다[23]. 약 14억 명(세계 인구의 약 18%)이 거주하는 중국에서는 2021년 11월 12일 현재 23억 7천만 회분의 접종이 투여되었습니다[24]. 전체 인구의 76.5%가 2회 접종을 받았고, 이는 대상 인구(즉, 3세 이상 인구)의 82.4%에 해당합니다. 그러나 백신 적용 범위가 집단 면역을 달성하기에 충분한 수준에 도달할 수 있을지는 지켜봐야 합니다. 전 세계 국가들도 같은 질문에 직면해 있습니다. 고전적인 집단 면역 수준은 1-1/R0으로 정의됩니다. 여기서 R0은 기본 재생산 수, 즉 완전히 감수성이 있는 인구 집단에서 전형적인 감염 개체에 의해 생성된 평균 감염 수입니다[25]. 평생 보호하는 효능 VE가 있는 백신의 경우 전파를 중지하는 데 필요한 집단 면역 수준은 (1-1/R0)/VE입니다. 그러나 이러한 추정은 실제 인구 집단의 이질성(예: 사회적 혼합 패턴, 연령별 감염 감수성)[25, 26]과 백신 접종(예: 평생 면역)을 무시하므로 복잡한 현상을 지나치게 단순화한 것입니다. , 살균백신). 이러한 한계를 극복하기 위해 여기서는 중국 인구에 특정한 접촉 조사[27]와 공식 인구통계 통계를 통합하여 SARS-CoV-2 전염을 시뮬레이션하기 위한 연령 구조 확률론적 모델을 개발했습니다(추가 파일 1: 그림 .S1). 그런 다음 이 모델을 사용하여 Delta 변종에 대해 집단 면역이 달성 가능한지 여부를 대량 예방접종을 통해 달성할 수 있는지 여부를 평가합니다.
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행동 양식
SARS-CoV-2 전파 및 예방접종 모델
우리는 연령별 접촉 패턴[27]과 이질적인 감수성을 고려하여 연령 구조화된 확률론적 감수성 잠복 감염 제거(SLIR) 계획을 기반으로 SARS-CoV-2 전염 및 예방접종의 구획 모델을 구축했습니다. 중국 후난성의 접촉자 추적 데이터를 사용하여 추정한 연령별 감염률 [28]. 모델에서 인구는 4가지 역학 범주(감수성, 잠복성, 감염성, 제거됨)로 구분되며 16개 연령 그룹으로 계층화됩니다. 감수성이 있는 개인은 연령별 감염력에 따라 감염자와 접촉한 후 감염될 수 있습니다. 접촉이 발생하는 비율은 각 연령층의 혼합 패턴에 따라 결정됩니다. 잠복기 및 평균 생성 시간은 각각 4.4[28–30] 및 7[31]일로 설정되었습니다. SARS-CoV-2 델타 변종 [1–4, 6–12, 16–18]에 대한 추정에 따르면 기본 생식 수(R0) 6.0을 고려합니다. . 시뮬레이션은 2020년 6월 11일 베이징에서 발생한 지역 발병에서 처음 발견된 사례 수에 해당하는 40명의 감염성 개인을 대상으로 시작됩니다[32]. 우리는 취약한 개인만 예방접종을 받을 수 있는 2-용량 백신을 고려합니다( 2021년 11월 현재 중국의 자연 면역은 0에 가깝고 [33]) 백신 유발 면역 기간은 본 연구에서 고려한 기간(즉, 1년)보다 더 오래 지속된다는 점을 기억합니다. 모델 및 매개변수에 대한 세부 정보는 추가 파일 1: Sec. 1 및 탭. S1.
기본 시나리오
기본 시나리오로 다음과 같은 가정을 고려했습니다.
i) 전염병 파종: 전염병은 2021년 12월 1일에 40명의 SARS-CoV-2 감염자에 의해 유발되는 것으로 가정됩니다[32].
ii) 예방접종 전략: 중국에서는 정부가 보고한 가장 빠른 날짜인 2020년 11월 30일부터[24] 백신이 출시되었으며, 11월 초부터 3+세 개인까지 대상으로 확대되었으며, 우리는 두 가지 다른 백신 접종 전략을 테스트했습니다.
a) 전략 1 - 12+세 개인에게 백신을 무작위로 배포한 후 2021년 11월 1일부터 3+세 개인으로 확대합니다.
b) 전략 2 - 예방접종 프로그램 시작일로부터 3+년이 지난 개인, 즉 2020년 11월 30일에 백신을 무작위로 배포합니다.
2021년 11월 현재 중국의 예방접종 캠페인에서 임산부와 알레르기 또는 기타 질환이 있는 개인이 제외됨에 따라 인구의 일부(약 2% - 추가 파일 1: Tab. S2)가 백신을 접종받을 자격이 없다고 판단했습니다. [34–40] (자세한 내용은 추가 파일 1: 섹션 2 참조)
iii) 백신 용량: 2021년 11월 2일까지 중국의 일일 투여량에 대한 과거 데이터를 사용한 다음(추가 파일 1: 그림 S2), 10월 2일부터 10월 2일까지 투여된 평균 일일 용량을 기반으로 미래의 일일 용량을 예측했습니다. 2021년 11월 2일[24]. 따라서 2021년 11월 3일 이후부터 우리는 중국 인구의 일일 백신 투여 용량을 230만 회분으로 추정했습니다(자세한 내용은 추가 파일 1: 3절에 보고됨).
iv) 백신 효능: 백신 일정에는 {{0}}일 간격으로 2회 접종이 필요합니다. 18~59세 개인의 감염에 대한 VE는 2회 접종 후 14일에 최대값에 도달하며 Delta 변종의 경우 54.3%로 추정됩니다[41-43]. 이 추정치는 원래 계통에 대해 측정된 효능과 임상 연구에서 Delta 변종에 대해 추정된 중화 항체의 감소를 기반으로 합니다(자세한 내용은 추가 파일 1: 탭 S1 참조). 최대 보호와 비교하여 두 번째 투여 후 0~13일 이내에 감염에 대한 상대 VE는 Delta 변종의 경우 83.8%입니다[44]. 18~59세 개인의 사망에 대한 VE는 Delta 변형[45~47]의 경우 93%입니다. 우리는 감염에 대해 더 높은 VE 값을 탐색하고[48] 민감도 분석으로 14-일 간격으로 2회 용량 일정을 테스트했습니다(추가 파일 1: 탭 S1). 또한, 코로나-19 백신은 감염 예방에 있어서 연령대 전반에 걸쳐 동등하게 효과적이지 않을 수 있습니다. 이 가정의 영향을 이해하기 위해 우리는 18~59세 개인의 VE와 비교하여 3~17세 및 60+세 개인의 상대 VE를 50% 및 75%로 테스트했습니다.
v) 백신 작용: 우리는 백신 효능을 모델링하기 위해 두 가지 메커니즘을 고려했습니다. 즉, 백신이 백신 접종을 받은 개인 중 일부 VE에는 완전한 보호를 제공하고 나머지 개인에게는 보호를 제공하지 않는 "전부 아니면 전무" 백신(기준 분석)입니다. 1-VE 예방접종을 받은 개인. 우리가 고려한 두 번째 옵션은 백신을 접종한 모든 개인이 VE에 해당하는 감염으로부터 일정 수준의 보호를 받는 "누설" 백신입니다[49].
vi) 초기 면역: 2021년 11월 현재 중국에는 자연 감염에 대한 인구 면역이 본질적으로 없습니다[33]. 전파가 널리 퍼진 다른 국가에 대한 결과의 일반화를 위해 인구의 30%가 초기에 감염에 면역인 시나리오를 탐색했으며, 연령대별 면역 개인의 비율은 인구 규모에 비례합니다.
vii) 연령별 감염 감수성: 15세 미만의 어린이는 성인(즉, 15~64세 개인)에 비해 SARS-CoV-2 감염에 대한 감수성이 낮은 것으로 추정됩니다. {5}}년이 감염 가능성이 가장 높습니다[28].
viii) 면역 기간: 자연 감염이나 백신 접종으로부터 평생 동안 보호된다는 가정 하에 전파 모델을 1년 동안 실행합니다.
ix) 질병 부담: 원래 계통의 감염 사망률은 0~19세 개인의 경우 {{0}}.0923%로 나타나고, 80세 이상 개인의 경우 6.7959%로 증가합니다[50, 51]. 원래 계통과 비교하여 Delta 변종과 관련된 사망 위험은 2.37입니다[52].
기본 가정이 결과에 미치는 영향을 평가하기 위한 포괄적인 민감도 분석도 수행됩니다(추가 파일 1: 탭 S1).
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대체 예방접종 시나리오
우리는 예방접종으로 인한 집단 면역의 가능성을 탐색하기 위해 세 가지 대체 시나리오를 테스트했습니다. 여기서 (i) 전염병의 시작은 12월 2일021일, 2022년 1월 1일 및 2022년 2월 1일로 지연됩니다. ; (ii) RNPI 0으로 표시되는 특정 수준의 비약물적 개입(NPI) 하에서 완전 감수성 인구 집단의 재생산 수 값은 1.1에서 6 사이에서 다양합니다. (iii) 시나리오 I과 ii의 조합. 시나리오 (ii)의 경우 사례 격리, 접촉 추적, 마스크 착용, 사회적 거리두기 및 위생 개선과 같은 단일 NPI를 명시적으로 모델링하지 않았습니다. 대신, 이러한 조치의 시너지 효과는 재생산 수의 감소로 간주되었습니다.
데이터 분석
각 시나리오에 대해 100번의 확률론적 시뮬레이션을 수행한 후 평균과 95% 신뢰구간(95% CI)을 추정하였다.
우리는 유효 재생수 Re를 추정하기 위해 차세대 매트릭스(NGM) [53] 접근 방식을 사용했습니다. 집단면역은 다음과 같은 경우 달성 가능한 것으로 간주됩니다.<1. Details are reported in Additional file 1: Sec. 4 and 5.
결과
기본 시나리오
전염병의 1년을 전향적으로 시뮬레이션하고 백신에 대한 주저함이 없다고 가정함으로써 지속적인 예방 접종 노력은 목표 인구의 90.7%에 대한 최종 적용 범위로 이어질 것이며 이는 전략 1의 전체 인구의 88.6%에 해당합니다(그림 1a). 전략 2의 경우 전체 인구의 추정 적용 범위는 88.7%입니다(그림 1b). 어떤 시나리오에서도 일일 평균 발생률은 주민 10명당 250명000에 도달하지 않습니다(그림 1c, d). 우리는 감염이 파종될 때의 유효 재생산 수(Re)가 여전히 전염병 임계값, 즉 전략 1과 2의 경우 4.03(95% CI 3.19–4.70) 및 3.18(95% CI 3.15–3.24)보다 훨씬 높은 것으로 추정했습니다. , 각각 (그림 1e, f). 이러한 추정치는 백신 접종 전략에 관계없이 2021년 12월 1일 백신 접종 범위가 향후 전파를 예방하기에 충분하지 않음을 시사합니다. 그는 지속적인 예방접종 노력과 자연 감염을 통한 면역 개체의 축적으로 인해 전략 1과 2에 대해 각각 2022년 1월 31일과 2월 5일에 전염병 임계값(즉, 1)을 넘을 것으로 추정됩니다(그림 1g, 시간). 추정 감염 발병률(개인의 증상 발현 여부와 관계없이 모든 SARS-CoV-2 감염 포함)은 45.2%(95% CI 37.2~48.5%) 및 45.7%(95% CI 40.6~)입니다. 전략 1과 2에 대해 각각 48.8%)(그림 1g, h). 백신 면역 개체의 비율은 증가를 멈추는 반면 자연 면역 개체의 비율은 계속 증가하고 있습니다. 실제로 모든 개인이 백신을 접종하거나 감염되면 백신에 면역이 있는 개인의 비율은 더 이상 증가하지 않습니다. 그러나 이러한 상황에서는 예방접종을 받지 않은/부분적으로 보호된 개인이 여전히 감염될 수 있으며, 이는 자연 면역 개체의 비율을 증가시킵니다.
그림 1. 백신 접종률, 일일 발생률, 유효 재생산 수, 면역 개체 비율의 시계열. 전략 1에 대한 시간 경과에 따른 연령별 백신 적용 범위. 점선은 전염병의 시작에 해당합니다. 삽입된 표는 두 가지 주요 시점(전염병 시작(예: 2021년 12월 1일)과 적용 범위가 일정하게 유지되는 시간(예: 3월 11일))에 대한 연령별 적용 범위를 보여줍니다. 선은 평균값에 해당하고 음영 영역은 95% CI를 나타냅니다. b a와 같지만 전략 2의 경우 c 10당 일일 발생률,000 전략 1의 경우(평균 및 95% CI). d c와 같지만 전략 2의 경우 e 전략 1의 경우 시간 경과에 따른 유효 재생산 수 Re(평균 및 95% CI). 회색으로 표시된 영역은 전염병 임계값 Re =1를 나타냅니다. 음영 처리된 영역 주변의 숫자는 전략 1에 대해 Re가 이 임계값(예: 1월 31일)을 초과하는 시기를 나타냅니다. f e와 동일하지만 전략 2의 경우 g 전략 1에 대한 시간 경과에 따른 자연 감염 또는 백신 접종으로 인한 면역 개인의 비율. h g와 같지만 전략 2의 경우
백신 유도 면역만으로는 바이러스 순환을 예방하기에 충분하지 않지만 고려된 모든 시나리오는 코로나-19 부담을 실질적으로 완화하는 것과 관련이 있습니다. 우리는 개입이 없는 참조 시나리오에 비해 두 가지 백신 접종 전략의 감염 공격률이 50% 이상 감소할 것으로 추정합니다(그림 2a, b). 두 전략 모두 사망자 수를 90% 이상 감소시킵니다(그림 2c, d). 이러한 결과는 "전부 아니면 전무" 백신의 가정에 기초한 것입니다. 이 가정에 대한 우리 연구 결과의 견고성을 테스트하기 위해 우리는 "누설" 백신을 테스트했습니다. 이 경우 감염 공격률의 감소가 더 낮다고 추정했습니다(약 50%에 비해 12%). 그러나 우리는 사망자 수가 비슷한 감소 (약 90 %에 비해 약 85 %)를 추정했습니다 (그림 2e-h). 얻은 결과는 R0가 5 또는 7로 설정된 경우(추가 파일 1: 그림 S3), 초기 종자 수가 다양할 때 채택된 예방접종 전략에 관계없이 2021년 12월 1일까지 집단 면역에 도달할 수 없음을 보여줍니다. 범위는 10에서 100까지이며(추가 파일 1: 그림 S4), 연령별 감염 가능성이 동일하다고 가정하는 경우(추가 파일 1: 그림 S5). 3개 연령 그룹을 포함하는 보다 간결한 모델을 고려한 경우에도 동일한 결론을 얻었습니다(추가 파일 1: 그림 S6). 마지막으로, 예방접종 캠페인이 시작되기 전에 인구의 일부가 이미 면역을 갖고 있다고 가정하는 반사실적 분석도 수행했습니다(서구 국가의 상황과 유사). 이 가정 하에서 우리는 30% 초기 면역 비율이 2021년 12월 1일 이전에 두 가지 전략에 대한 전염병 임계값 아래로 Re를 발생시키지 않는다는 것을 발견했습니다(추가 파일 1: 그림 S7). 예방접종 과정을 조절하는 매개변수와 관련하여, 우리는 두 번째 접종 후 14일의 백신 효능이 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 그 다음은 3-17세 개인의 백신 효능, 18-59세 개인에 비해 60+ 년(추가 파일 1: 그림 S8 및 S9). 반면, 두 번째 접종 후 0~13일 이내의 상대 백신 효능과 첫 번째와 두 번째 접종 사이의 시간 간격은 분석된 백신 접종 전략의 전체 효과에 더 중간 정도의 영향을 미칩니다(추가 파일 1: 그림 S10). 및 S11).
그림 2 기본 시나리오에서 코로나19의 질병 부담-19. 참조 시나리오에 대한 1년 시뮬레이션 후 1{{10}},000명당 누적 감염 수 및 "전부 아니면 전무" 백신 모델을 사용한 두 가지 백신 접종 전략(평균 및 95%) CI). b 다양한 연령층 및 전체 인구의 참조 시나리오와 관련하여 감염 감소(평균 및 95% CI). 참조 시나리오와 백신 접종 시나리오 간의 부담이 일부 시뮬레이션에서 거의 동일하기 때문에 감소의 95% CI는 0을 넘을 수 있습니다. 따라서 우리는 원고 전체에서 95% CI의 하한을 0으로 줄였습니다. c, d는 a, b와 동일하지만 사망에 해당합니다. e–h는 a–d와 동일하지만 "누설" 백신 모델의 경우
시나리오 1: 전염병 시작 지연
지금까지 제시된 연구 결과는 델타 변종에 대한 집단 면역이 2021년 12월 1일까지 백신 접종을 통해 구축될 수 없음을 시사합니다. 다음으로, 새로운 전염병의 시작을 어느 정도 지연해야 하는지 테스트했습니다(예: 해외 여행) 인구에 면역이 형성되어 잠재적으로 집단 면역 수준에 도달할 수 있도록 합니다. 기본 시나리오에 사용된 일일 백신 용량(2021년 11월 2일까지의 일일 백신 용량 데이터 이력을 기반으로 함)에 따르면, 전염병의 파종이 이루어지더라도 Re는 두 가지 전략 모두 전염병 임계값 이상으로 유지되는 것으로 추정되었습니다. 2022년 2월 1일로 연기되었으며(그림 3a), 감염 감소는 전략 1-2의 경우 각각 56.8% 및 57.4%로 증가합니다. Re 추정에서 불확실성의 원인은 연령별 부트 스트랩 접촉 매트릭스와 연령별 감염 민감성의 사후 분포라는 점을 강조하는 것이 중요합니다. 이는 전략 1에 대한 Re의 추정된 신뢰 구간이 전략 2(그림 3a에서 점 크기보다 작음)보다 넓은 이유를 설명합니다. 실제로 전략 2의 경우 예방접종은 기본적으로 연령별로 균일하므로 연령별 매개변수에 대한 불확실성은 무시할 수 있습니다. 반대로 전략 1의 경우 젊은 인구는 후기 단계에서 백신을 접종하는데, 이는 연령 종속 매개변수의 불확실성이 Re에 대한 더 큰 불확실성을 반영함을 의미합니다. 우리는 또한 추가 파일 1: 그림 S12에서 전염병 시작 지연이 백신 적용 범위 및 일일 발생률에 미치는 영향을 보고했습니다.
그림 3 전염병 시작 지연 및 NPI 채택의 영향. 감염이 접종되는 시점의 백신 적용 범위에 따른 유효 재생산수 Re(평균 및 95% CI). 색상은 전염병의 시작을 다른 날짜로 연기하는 시나리오를 나타냅니다. 회색으로 음영 처리된 영역은 Re가 1 이하임을 나타냅니다. b 참조 시나리오 및 두 가지 백신 접종 전략(평균 및 95% CI)에 대해 시뮬레이션된 1년 후 개인 10000당 누적 감염 수입니다. c 참조 시나리오 대비 감염 감소(평균 및 95% CI). d a와 같지만 NPI의 다른 강도를 채택하는 순 재생산 수 Rt(평균 및 95% CI)의 경우. e b와 동일하지만 다양한 강도의 NPI를 채택하는 시나리오용입니다. f c와 같지만 NPI의 다른 강도를 채택하는 시나리오의 경우
시나리오 2: 새로운 발병에 대비한 NPI 채택
지금까지 제시된 결과는 Delta 변종에 대한 집단 면역이 어느 시점에서도 달성 가능하지 않음을 시사합니다. 전염병 발병에 대한 대응으로 NPI를 채택하면 바이러스의 전염 가능성을 낮출 수 있습니다. 따라서 다양한 강도의 NPI와 결합된 예방접종 프로그램의 시너지 효과를 조사할 가치가 있습니다. 전파를 제한하기 위한 모든 단일 조치(예: 사례 격리, 접촉 추적, 마스크 착용, 사회적 거리두기, 위생 개선)를 명시적으로 모델링하지는 않는다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 이러한 조치는 재생산 횟수를 감소시키는 공동 전략으로 암시됩니다. 우리는 다양한 개입 강도에 해당하는 1.1-6.0 범위의 RNPI {{0}}를 탐색했습니다. 1과 2 사이의 값은 본문에 표시되고 더 큰 값은 추가 파일 1에 표시됩니다. 그림 S13. 우리는 또한 추가 파일 1: 그림 S14에서 일일 발생률에 대한 새로운 발병의 경우 NPI 채택이 미치는 영향을 보고했습니다. 전략 1에 대한 12월 1일, 2021의 평균 순 재생산 수(면역과 개입을 모두 설명하는 재생 수로 정의됨)는 RNPI가 0 작거나 1.5와 같고 전략 2의 경우 RNPI 0은 최대 1.8까지 가능합니다(그림 3d). 1년간의 전염병을 예방접종하고 시뮬레이션함으로써 예방접종과 NPI의 시너지 효과 덕분에 실질적인 감염을 거의 100% 줄일 수 있었습니다(그림 3e, f). 참조 시나리오에서 누적 감염 수가 극히 낮기 때문에 RNPI 0이 1.3보다 작거나 같은 경우 감염 감소는 분명히 100%보다 작습니다.
시나리오 3: 전염병 시작 지연 및 NPI 채택
백신 접종으로 인한 집단 면역의 가능성을 더욱 향상시키고 코로나{1}} 부담을 줄이기 위해 여기서는 위에서 언급한 두 가지 시나리오, 즉 전염병의 시작을 지연하고 이에 대응하여 다양한 강도의 NPI를 채택하는 조합을 테스트했습니다. 새로운 발병에. 12월 2일021~2월 2일022일에 전염병이 시작되는 경우 전략 1과 2는 중간 수준의 NPI(1.5~2.0 범위의 RNPI 0)를 채택한 경우에만 전송 차단에 성공할 수 있습니다(그림 .4). 두 가지 전략에 대한 참조 시나리오와 비교한 감염 감소 결과는 추가 파일 1: 그림 S15에 나와 있습니다. 연령별 백신 접종 전략의 효과는 인구의 연령 혼합 패턴에 따라 달라집니다[54]. 우리 연구 결과의 견고성을 테스트하기 위해 중국에 대한 대체 접촉 매트릭스를 테스트했으며 [55] 일관된 결과를 찾았습니다(추가 파일 1: 그림 S16 및 S17).
집단면역 역치
지금까지 분석된 백신의 델타 감염 예방 효과가 상대적으로 낮은(54.3%) 점을 고려하면 어떤 예방접종 전략으로도 집단면역을 달성할 수 없었습니다. 따라서 우리는 더 높은 효능(95%)을 고려하여 두 가지 백신 접종 전략에 대한 집단 면역의 잠재력을 조사했습니다(추가 파일 1: 그림 S18). 우리는 두 가지 전략(추가 파일 1: 그림 S18a)에 대해 Re가 1.0 미만으로 감소할 수 있다고 추정했습니다. 이 두 가지 전략에 따라 추정된 집단 면역 역치는 각각 91.3%와 84.5%입니다. 이는 백신 접종을 3+ 세의 개인에게 확대하면 전염병 역치 아래로 효과적인 번식 수를 유도하는 데 필요한 면역 수준이 더 낮다는 것을 의미합니다. 일찍. 또한 전염병이 파종되는 시점에 백신 접종이 중단된다는 가정하에 다양한 백신 접종 범위에서 감염 공격률을 추정했습니다. 이 순전히 가설적인 시나리오는 12+세의 개인이 우선시될 때(전략 1), 백신 적용 범위가 80%(3.2)일 때 상당히 높은 추정 생식 수에도 불구하고 추정 감염 공격률이 다음과 같다는 것을 보여줍니다. 상대적으로 낮습니다(10.0%)(추가 파일 1: 그림 S18b). 실제로 연령별 예방접종 프로그램과 자연면역의 부족으로 인해 취약인구는 대부분 젊은 인구층에 집중되어 있습니다. 젊은 연령층의 높은 접촉자 수와 나머지 인구의 높은 예방접종률이 결합되어 재생산 수가 상당히 높아지지만 동시에 감염은 인구의 작은 부분에만 집중됩니다( 젊은 개인) 따라서 전반적인 감염 공격률은 상당히 낮은 수준으로 유지됩니다. 또한 모든 개인이 예방접종을 받을 자격이 있고 전염병이 시작되기 전에 2회 접종을 받았다는 가정 하에 Re를 추정하여 집단면역 달성 가능 여부와 집단면역 역치가 무엇인지 알아보았습니다. 우리는 60~100% 범위의 백신 효능을 고려하고 백신 접종 범위에 대한 다양한 시나리오를 탐색했습니다. 우리의 결과는 효능이 85% 미만인 백신의 경우 백신 적용 범위가 100%인 극단적인 경우에도 집단 면역을 달성할 수 없음을 보여줍니다(그림 5). 백신으로 인한 집단 면역은 더 높은 VE와 적용 범위를 통해서만 달성될 수 있습니다. 예를 들어, 델타 변종 감염에 대해 90% 효능을 갖는 백신의 경우 집단 면역에 도달하려면 인구의 93% 이상이 백신 접종을 받아야 합니다(그림 5). NPI가 있는 경우 순 재생산 수는 낮은 백신 효능 및 적용 범위 값에 대한 단위 아래로 감소될 수 있습니다(추가 파일 1: 그림 S19).
그림 4 전염병 시작 지연 및 NPI 채택이 순 재생산 수에 미치는 영향. RNPI 0 및 전략 1의 전염병 시작 날짜에 따른 순 재생산 수 Rt. 검정색 굵은 선은 Rt =1를 나타냅니다. b a와 동일하지만 전략 2의 경우
논의
우리의 연구에서는 인구 연령 구조, 연령별 접촉 패턴, 백신 효능 및 SARS-CoV의 생물학적 특성의 이질성을 고려하여 백신 접종을 통해 SARS-CoV-2 Delta 변종에 대한 집단 면역에 도달할 가능성을 평가했습니다.{{4 }}, 기본 재생산 수, 연령별 감염 감수성, 주요 사건 발생 기간(예: 잠복기, 세대 시간)을 포함합니다. 우리의 연구 결과에 따르면 현재 백신(원래 SARS-CoV-2 계통에 대해 개발됨)의 효능이 상대적으로 낮고 이전 자연 면역이 있는 경우에도 Delta 변종에 대해 집단 면역이 달성될 가능성이 낮습니다. 30%. 효능이 더 높은 백신을 고려하더라도, 우리의 결과는 백신 접종 프로그램을 어린 아이들에게 빨리 확장하는 것이 집단 면역에 도달할 가능성을 높이고 감염 공격률을 낮추는 데 중요한 역할을 한다는 것을 보여줍니다. 델타 변종에 대한 90%의 보호(현재 백신을 뛰어넘는 수준)를 고려한다면 집단 면역을 위해서는 전체 인구의 93%에 대한 예방 접종이 필요합니다. NPI를 도입하면 집단면역 수준에 도달하지 못한 경우에도 대규모 전염병 확산을 막을 수 있지만, 그러한 선택에는 분명히 사회적, 경제적 비용이 수반됩니다. 또한, 이 연구에서 고려된 두 가지 전략은 압도적인 대다수의 감염을 완화할 것입니다. 우리 연구에서는 백신 접종으로 인한 집단 면역이 중국에서 달성될 수 있는지 여부와 시기를 조사했습니다. 현재 유통되고 있는 균주는 델타 변종과 동일한 전파력을 갖고 있으며, 백신 접종 주저로 인해 접종 캠페인이 둔화되지 않을 것이라는 가설 하에, 백신 접종률이 100%인 극단적인 경우에도 집단면역은 여전히 도달할 수 없는 것으로 보인다. 그럼에도 불구하고 백신 접종 프로그램의 효과는 인구에 축적된 자연 면역(2021년 11월 기준 중국의 경우 0에 가깝습니다)과 인구의 연령 구조에 의해 영향을 받는다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 실제로 자연 면역 수준이 높고 어린이 비율이 낮은 인구 집단에서는 집단 면역이 달성될 수 있습니다.
우리의 연구 결과는 집단 면역에 도달하거나 전염병의 부담을 관리할 수 있을 때까지 NPI 및/또는 자체 예방 조치를 채택하는 것이 중요하다는 점을 지적했습니다. 이러한 조치는 감염 확산을 지연시키는 데 도움이 될 수 있으며(예: 엄격한 국경 통제 조치) 전염병이 확산되기 시작하면 부담을 완화할 수 있습니다(예: 사회적 거리두기, 접촉 추적, 테스트, 마스크 착용, 위생 관행, 접촉 제한). . 그러나 어떤 NPI를 구현해야 하는지, 그 강도, 시기에 대해서는 의문이 남아 있습니다. 이러한 질문을 해결하기 위해서는 향후 연구가 필요합니다.
cistanche tubeulosa - 면역 체계를 향상시킵니다.
백신 접종 캠페인의 성공을 결정하는 핵심 역할은 인구에게 백신을 접종하려는 의지입니다. 코로나{0}} 백신 주저에 대한 이전 조사에 따르면, 중국의 백신 수용률은 18세 이상[56~59세] 일반 인구의 경우 60.4~91.3% 사이로 추정되었으며, 노인 [59]. 영국(71.5%)[60]과 미국(75.4%)[60]을 포함한 다른 여러 국가에서도 유사한 추정치가 얻어졌습니다. 이러한 수준의 백신 접종을 주저하는 상황에서 높은 수준의 백신 접종을 달성하는 것은 여전히 어려운 목표일 수 있습니다. 따라서 백신 접종에 대한 인구의 자신감과 의지를 높이려는 노력은 코로나19 이전의 생활 방식으로 돌아가는 데 가장 중요합니다.{16}} 우리의 연구에 따르면 전염성이 더 높은 델타 변종의 확산으로 인해 집단 면역 임계값이 어떤 인구 집단에서도 실현 가능하지 않을 수 있는 수준으로 실질적으로 증가하여 완화 전략이 더욱 관련성이 높아졌습니다. 기존 연구들은 동질적으로 혼합된 모집단을 가정하여 자연 감염이나 예방접종을 통해 집단면역 역치를 추정해 왔으나[61-63], 접촉 구조, 모집단의 연령 구조, 연령별 감염 감수성, 순서 등이 이질적이다. 개인이 백신을 접종받는 것은 모두 집단 면역 수준을 형성하는 핵심 요소입니다[25]. 모델에 포함된 이질성이 얻은 결과에 미치는 영향을 탐색하기 위해 완전히 동질적인 인구를 기반으로 한 대체 모델을 테스트하여 접촉 구조, 인구의 연령 구조, 연령별 감염 민감도 및 순서를 무시했습니다. 개인은 주요 분석에서 설명되는 백신 접종을 받습니다(추가 파일 1: 그림 S20). R0=6.0과 감염=95%에 대한 백신 유효성을 고려하여 이론적 집단면역 역치를 추정했습니다(즉, 면역 약화 및 면역 탈출을 통한 새로운 변종 출현을 고려하지 않음). 이질적 모델의 경우 백신 접종 전략 1과 2의 91.3% 및 84.5%에 비해 동질적 모델의 경우 87.7%입니다. 우리가 개발한 모델은 상하이 인구에 대해 추정된 사회적 혼합 패턴[27]과 코로나{35}} 역학(인구 면역 등)에 대한 중국 관련 데이터를 기반으로 합니다. 그럼에도 불구하고 도입된 모델링 프레임워크는 유연하며 다른 국가에 맞게 조정할 수 있습니다. 우리는 자연 면역[64]과 Delta 변종에 대한 효능이 79%로 추정되는 BNT162b2/화이자 백신의 채택을 고려한 미국의 상황과 유사한 시나리오를 테스트했습니다[48]. 또한 이 시나리오에서는 집단면역에 도달하지 못할 수도 있다고 추정했습니다(추가 파일 1: 그림 S21). 더욱이, 백신 접종을 주저하면 미국과 기타 서구 국가에서도 백신 접종 노력이 위태로워질 수 있습니다.
이 연구는 모델링 연습과 관련된 제한 사항이 있는 경향이 있습니다. 첫째, Delta 변종 감염에 대한 VE는 역학적 관찰을 통해 직접 측정하는 대신 추론되었습니다. 게다가 중국에서 사용되는 백신에 대해서는 어린이를 위한 VE가 추정되지 않았습니다. 따라서 우리는 면역원성 연구를 기반으로 성인과 동일한 VE를 가정했습니다[65]. 이러한 현장 증거가 부족하다는 점을 고려하여 우리는 어린이에 대한 백신 효능이 더 낮다고 가정하는 민감도 분석을 수행했습니다. 연구의 전반적인 결론은 변하지 않습니다. 그럼에도 불구하고 연령별 백신 효능에 대한 추가 데이터는 얻은 추정치를 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다. 둘째, 우리는 감염이나 예방접종으로 인한 면역이 시뮬레이션에서 고려한 기간(즉, 1년)보다 더 오래 지속된다고 가정했습니다. 실험실 연구와 현장에서는 보호가 몇 달간 지속된다는 증거가 있습니다[66]. 이러한 예비 증거에도 불구하고 면역 지속 기간은 여전히 가장 중요한 연구 분야로 남아 있으며 본질적으로 바이러스 진화와 연결되어 있습니다. 또한 약화되는 면역력은 심각한 질병에 대한 보호를 계속 제공하지만 집단 면역 임계값에 영향을 미치는 감염이나 전염에 대해서는 부분적으로만 보호할 수 있습니다. 전반적으로, 면역 기간과 품질이 전 세계적으로 코로나{4}} 발생의 주기성을 결정합니다[67, 68]. 더욱이 추가 접종은 백신 효과를 향상시키는 효율적인 방법이 될 수 있다[69-71]. 예를 들어, 추가 접종의 효과에 관한 칠레의 보고서[69-71]에서 감염에 대한 CoronaVac의 백신 효과는 추가 접종 후 50.18%에서 70.89%로 증가합니다. 추가 접종과 관련된 예방접종의 효율성 증가는 인구 집단의 면역력 증가에 기여할 수 있으므로 추가 조사가 필요합니다.
셋째, 기본 시나리오에서는 Delta 변종 감염에 대해 54.3% 효능이 있는 것으로 간주되는 비활성화 SARS-CoV-2 백신(BBIBP-CorV)을 언급했습니다. 그러나 몇몇 다른 백신(CoronaVac, WBIP-CorV, Ad{6}}nCoV 및 ZF2001 포함)은 허가를 받아 중국에서 사용되었습니다. 우리는 민감도 분석에서 백신 효능을 최대 79%까지 다양하게 변경했습니다. 집단면역의 가능성과 예방접종 캠페인을 어린이들에게 조기에 확대하고 보다 효과적인 백신을 사용해야 할 필요성에 대한 주요 결론은 변함이 없습니다.
결론
결론적으로, 현재의 증거에 따르면 자연 면역이 거의/전혀 없는 인구 집단에서 백신으로 유도된 집단 면역에 도달하는 것은 어려운 일입니다. 2021년 11월 초 3+세 개인을 위한 백신 승인으로 중요한 단계가 이루어졌습니다. 모든 연령층의 백신 접종 거부를 최소화하는 것은 인구의 면역력 수준을 높이는 또 다른 핵심 단계가 될 것입니다. 전염성이 더 높거나 면역 탈출이 가능한 새로운 SARS-CoV-2 변종의 출현 가능성을 고려할 때 매우 효과적인 백신 또는 추가 백신 접종과 함께 이는 더욱 중요할 것입니다. 중요한 점은 면역력이 약해지고 새로운 변종의 출현으로 인해 집단 면역이 달성될 가능성이 낮더라도 백신 접종을 통해 계속해서 코로나-19 부담을 극적으로 줄일 수 있다는 것입니다.
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