Wat mensen verkeerd hebben over kudde-immuniteit, verklaard door epidemiologen

Er zijn twee manieren om kudde-immuniteit voor Covid-19 te bereiken: de langzame weg en de catastrofale manier.

Hoe zal de pandemie Covid-19 eindigen? En wanneer?

Dit zijn de grootste vragen sinds de pandemie eerder dit jaar begon. Het antwoord hangt waarschijnlijk af van één routinematig verkeerd geïnterpreteerd concept in de volksgezondheid: kudde-immuniteit.

“Kudde-immuniteit is de enige manier waarop we naar een post-pandemische wereld gaan”, zegt Bill Hanage, een epidemiologie-onderzoeker aan Harvard. “Het probleem is: hoe kom je erbij?”

Meestal wordt de term kudde-immuniteit gezien in de context van vaccinatiecampagnes tegen besmettelijke virussen zoals mazelen. Het concept helpt volksgezondheidsfunctionarissen na te denken over het aantal mensen in een populatie dat moet worden gevaccineerd om uitbraken te voorkomen.

Met Covid-19, aangezien we nog geen vaccin hebben, ging de discussie vooral over kudde-immuniteit door natuurlijke infectie, die verschrikkelijke kosten met zich meebrengt. Verwarrende zaken zijn ook de aanhoudende en onjuiste wensgedachten van sommigen die zeggen dat de immuniteit van de kudde al is bereikt of eerder zal worden bereikt dan wetenschappers beweren.

Tijdens een recente hoorzitting in de Senaat beweerde senator Rand Paul (R-KY) bijvoorbeeld dat de uitbraak in New York City onder controle is dankzij de immuniteit van de kudde en het feit dat ongeveer 22 procent van de inwoners van de stad besmet was.

Maar Dr. Anthony Fauci van de National Institutes of Health, die panellid was tijdens de hoorzitting, nam onmiddellijk het woord om de senator te corrigeren: “Als je gelooft dat 22 procent kudde-immuniteit is, geloof ik dat je daarin de enige bent.”

Hypothetisch, ja, er zijn situaties waarin kudde-immuniteit voor Covid-19 kan worden bereikt. Manaus, Brazilië, een Amazone-stad met ongeveer 2 miljoen mensen, had te maken met een van de ernstigste Covid-19-uitbraken ter wereld . Op het hoogtepunt in het voorjaar en de vroege zomer waren de ziekenhuizen van de stad helemaal vol, meldde de New York Times .

Gedurende deze periode waren er op dat moment in het jaar vier keer zoveel doden als normaal. Maar toen, tijdens de zomer, stierf de uitbraak scherp af. Onderzoekers schatten nu dat tussen de 44 procent en 66 procent van de stadsbevolking besmet was met het virus , wat betekent dat het mogelijk is dat er immuniteit voor de kudde is bereikt. (Dit onderzoek moet nog door vakgenoten worden beoordeeld.)

Maar dat is veel hoger dan 22 procent, en de kosten van deze kudde-immuniteit waren enorm: tussen 1 op 500 en 1 op 800 inwoners stierven daar, schatten de onderzoekers.

Veel meer mensen werden in het ziekenhuis opgenomen, en nog meer kunnen op de lange termijn de gevolgen van de infectie ondervinden. Evenzo het vaak aangehaalde voorbeeld van Zweden, dat een soepeler sociale distantiestrategie heeft gevolgd dan zijn Europese leeftijdsgenoten (gedeeltelijk met het doel kuddeimmuniteit op te bouwen bij jongere mensen, terwijl oudere inwoners worden beschermd en wordt geprobeerd te voorkomen dat ziekenhuizen de capaciteit overschrijden ), heeft ook een prijs betaald: een veel hoger sterftecijfer dan andere Scandinavische landen .

We zijn al enkele maanden bezig met deze pandemie, en de immuniteit van kuddes wordt nog steeds algemeen verkeerd begrepen en wordt voortdurend misbruikt voor partijdige doelen om wetenschap en wetenschappers in diskrediet te brengen. De grootste misvatting is dat het bereiken van kudde-immuniteit door natuurlijke infectie een redelijke strategie is om een ​​pandemie te bestrijden. Het is niet. Laten we het uitleggen.

Kudde-immuniteit, eenvoudig uitgelegd

Er is een eenvoudige verklaring voor kudde-immuniteit.

Nadat een bepaald deel van een populatie immuun is geworden voor een virus, stopt een uitbraak exponentieel. Er kunnen nog steeds nieuwe gevallen zijn, maar bij elk nieuw geval is de kans kleiner dat er een grote keten van infecties ontstaat.

In deze eenvoudige weergave is de drempel voor immuniteit van de kudde – dat specifieke deel van de bevolking met enige immuniteit – afgeleid van een waarde die R0 (r-nul) wordt genoemd. Dit is het cijfer dat de gemiddelde overdraagbaarheid van een ziekte kwantificeert. Als de R0 2 is, betekent dit dat elke zaak gemiddeld tot minder dan twee nieuwe zaken zal leiden.

Dus de drempel voor immuniteit van de kudde voor een ziekte met deze besmettelijkheid is 50 procent. Wanneer de helft van de bevolking immuun wordt, kan de uitbraak beginnen af ​​te nemen omdat het virus zich niet zo gemakkelijk kan verspreiden. Voor Covid-19 hangt het exacte cijfer voor de drempel af van wie u het vraagt. Op basis van de simpele rekensom “zou de verwachting voor het natuurlijke immuniteitsniveau van de kudde voor Covid 60 tot 75 procent zijn”, zegt Shweta Bansal, een epidemioloog van Georgetown University. Hoewel het cijfer op sommige plaatsen iets lager zou kunnen zijn, misschien 40 procent .

Ongeacht het exacte cijfer bereiken de VS als land deze drempel nog lang niet. In New York City, waar de ergste uitbraak van het coronavirus in de VS plaatsvond, raakte ongeveer 20 procent van de inwoners besmet en stierven meer dan 23.000 mensen . Over het geheel genomen suggereert een nieuwe Lancet-studie – die zijn gegevens ontleende aan een steekproef van dialysepatiënten – dat minder dan 10 procent van de mensen in het hele land aan het virus is blootgesteld. Dat betekent dat we een lange, zieke en dodelijke weg te gaan hebben als de VS kudde-immuniteit wil bereiken door natuurlijke infectie.

Tot dusver zijn er in de Verenigde Staten meer dan 200.000 doden gevallen, met relatief weinig infecties. Er is zoveel meer kans op overlijden als het virus zich verspreidt naar echte immuniteitsniveaus van de kudde. “De kosten van kudde-immuniteit [door natuurlijke infectie] zijn buitengewoon hoog”, zegt Hanage.

De drempel voor immuniteit van de kudde voor Covid-19 kan lager of hoger zijn dan 60 procent. Het hangt af van de samenstelling van een gemeenschap en haar sociale dynamiek.

Dus dat is de simpele wiskunde van kudde-immuniteit – het is een fractie afgeleid van de R0 van het virus. Makkelijk toch? In werkelijkheid is hoe kudde-immuniteit door natuurlijke infectie zich in de echte wereld afspeelt, veel rommeliger en moeilijk precies te voorspellen.

Ten eerste gaat deze eenvoudige wiskundige kijk op de immuniteit van de kudde ervan uit dat het risico om de ziekte op te lopen in een populatie gelijkmatig is verdeeld. Maar we weten dat dit niet het geval is met Covid-19.

Het risico om het virus op te lopen varieert sterk en in een aantal dimensies. Hier splitst arts en virologie-expert Muge Cevik de dimensies van risico op:

The risk of transmission is complex and multi-dimensional. It depends on many factors: contact pattern (duration, proximity, activity), individual factors, environment (i.e. outdoor, indoor) & socioeconomic factors (i.e. crowded housing, job insecurity). (2/n) pic.twitter.com/0mEiHhbnWa

— Muge Cevik (@mugecevik) September 21, 2020

Zoals we hebben gezien, lopen sommige mensen een groter risico op infectie en ernstige ziekte of overlijden vanwege hun baan, de omgeving waarin ze leven en werken, de samenstelling van hun immuunsysteem, sociaaleconomische factoren zoals armoede of hun gedrag: sommige mensen misschien opzettelijk voorbijgaan aan sociale afstandsverdeling en mandaten voor het dragen van maskers.

Wetende dat de bevolking het risico niet gelijkmatig deelt, betekent dat de drempel voor kudde-immuniteit kan veranderen op basis van wie er besmet raakt. Laten we zeggen dat alle mensen die het meeste risico lopen om het virus op te vangen en te verspreiden, allemaal als eerste worden geïnfecteerd. Dan “zal de immuniteit binnen die groep een buitengewoon groot voordeel hebben”, zegt Hanage. “Omdat zij de kerngroep vormen die infectie veroorzaakt.”

De algemene drempel voor kudde-immuniteit zal dus lager zijn. Hoeveel lager?

Sommige hypothetische schattingen stellen het zo laag als 20 procent , maar “Ik denk dat dat een hele klus is”, zegt Bansal. “Is [de drempel voor immuniteit van de kudde] lager dan 60 procent? Tuurlijk, dat is heel goed mogelijk. Maar nogmaals, ik denk dat ik niet wil dat een plek op de planeet zelfs maar in de buurt komt, wat betreft infectiepercentages. “

Hanage onderstreept hier een grove ongelijkheid: kudde-immuniteit die wordt bereikt door natuurlijke infectie zou onnodige kosten met zich meebrengen voor enkele van de meest kwetsbare, gemarginaliseerde groepen in het land.

“Vanwege het feit dat sommige groepen meer risico lopen om besmet te raken dan andere – en het zijn voornamelijk mensen uit raciale [en] etnische minderheden en overwegend arme mensen met minder goede huisvesting – dwingen we die mensen effectief om een ​​hoger risico te lopen. van infectie en de dupe worden van de pandemie, ”zegt Hanage.

De drempel voor immuniteit van de kudde kan lager zijn dan geschat. Maar hypothetisch zou de drempel ook hoger kunnen zijn . Het is ook zo dat de drempel voor immuniteit van de kudde in de loop van de tijd kan veranderen. Onthoud de eenvoudige wiskunde van hoe kudde-immuniteit werd berekend: de drempel is afhankelijk van de besmettelijkheid van het virus.

Welnu, de besmettelijkheid van het virus is geen vaste biologische constante. Het is het resultaat van de biologie van het virus in interactie met de menselijke biologie, met onze omgeving, met onze samenleving. Naarmate seizoenen veranderen, verandert ons gedrag, zo ook de overdraagbaarheid van het virus. De drempel voor immuniteit van de kudde is niet een vast doel.

Kudde-immuniteit maakt geen einde aan de pandemie. Het vertraagt ​​het gewoon.

Als je eenmaal de drempel voor immuniteit van de kudde hebt bereikt, betekent dit niet dat de pandemie voorbij is. Nadat de drempel is bereikt, “betekent dit alleen dat elke infectie gemiddeld minder dan één voortdurende infectie veroorzaakt”, zegt Hanage. “Dat heeft weinig nut als je al een miljoen mensen besmet hebt.” Als elke infectie gemiddeld 0,8 nieuwe infecties veroorzaakt, zal de epidemie vertragen. Maar 0,8 is niet nul. Als een miljoen mensen besmet zijn op het moment dat de immuniteit van de kudde wordt aangetast, kunnen de reeds geïnfecteerde mensen 800.000 meer besmetten.

Er zijn hier ook veel andere onbekenden. Een daarvan is het type immuniteit dat wordt verleend door natuurlijke infectie. “Immuniteit” is een algemene term die veel verschillende dingen betekent. Het kan echte bescherming betekenen tegen een tweede keer besmet raken met het virus. Of het kan betekenen dat herinfecties mogelijk zijn, maar minder ernstig. U kunt mogelijk een tweede keer geïnfecteerd raken, u helemaal nooit ziek voelen (dankzij een snelle immuunrespons) en het virus toch doorgeven aan een andere persoon. “Als immuniteit de ziekte alleen maar vermindert … dan verliest [het] concept betekenis”, schrijft Sarah Cobey, een computationeel bioloog aan de Universiteit van Chicago, in een e-mail, waarbij ze echter opmerkt dat dit scenario “onwaarschijnlijk” is.

Over het algemeen weten we niet of kudde-immuniteit door natuurlijke infectie er hetzelfde uitziet als kudde-immuniteit die wordt bereikt door een vaccinatiecampagne. “We weten nog niet of die twee dingen anders zullen zijn”, zegt Christine Tedijanto, een epidemiologieonderzoeker aan Harvard.

Zelfs New York City kon nog een grote golf zien

Op dit moment lijkt de epidemie van New York City grotendeels onder controle te zijn, met minder dan 200 nieuwe gevallen per dag, na een piek in de lente van meer dan 5.000 gevallen per dag . Maar de voortgang is precair, met gezondheidsfunctionarissen van de stad die zich steeds meer zorgen maken over de toenemende clusters van gevallen in verschillende buurten van de stad. Burgemeester Bill de Blasio zei dat de stad “dringende maatregelen” moet nemen om te voorkomen dat deze clusters groeien.

Het is mogelijk dat er in sommige gemeenschappen in New York kudde-immuniteit is, en naar schatting heeft ongeveer 20 procent van de inwoners van de stad het virus opgelopen. Ondanks wat senator Paul misschien denkt , heeft New York enige controle gekregen door maatregelen als sociale afstand nemen en maskers dragen.

“Zodra ze hun voet van de rem halen, zullen ze die uitbraak zien terugkomen”, zegt Bansal. De reden dat New York de epidemie onder controle heeft, is niet omdat het kudde-immuniteit heeft bereikt; het is omdat het zijn daad bij elkaar heeft gekregen.

Maar zelfs als er in New York enige mate van bescherming is tegen de natuurlijke infecties die daar hebben plaatsgevonden, zal die bescherming alleen duren zolang er mitigerende maatregelen zijn genomen.

Een andere manier om erover na te denken: door controlemaatregelen heeft New York City met succes en kunstmatig de overdraagbaarheid van het virus verminderd. Dat verlaagt tijdelijk de lat voor de drempel voor immuniteit van de kudde. Maar de stad kan het leven niet hervatten zoals het duurde voordat de pandemie toesloeg. Dat zou de overdraagbaarheid van het virus vergroten en de epidemie zou daar groeien tot een hogere drempel voor immuniteit van de kudde wordt bereikt.

In New York is het ook belangrijk om te onthouden dat het niveau van immuniteit sterk kan variëren van de ene gemeenschap tot de andere. “Zelfs als een deelgemeente een drempel voor kuddeimmuniteit heeft bereikt, hebben de buurten eromheen misschien niet”, zegt Tedijanto.

Waarom je de jongeren niet kunt besmetten om de ouderen te beschermen

Laten we zeggen dat kudde-immuniteit wordt bereikt doordat miljoenen jongere mensen ziek worden. White House-adviseur Scott Atlas (die een neuroradioloog is en geen epidemioloog) heeft gesuggereerd dat dit een goede zaak is. “Als jongere, gezondere mensen besmet raken, is dat een goede zaak”, zei hij in een interview in juli met een plaatselijke nieuwszender in San Diego . “Het doel is niet om alle gevallen te elimineren. Dat is niet rationeel, niet nodig als we alleen de mensen beschermen die ernstige complicaties zullen krijgen. “

Laten we duidelijk zijn, het is geen “goede zaak” als jonge mensen ziek worden. Ten eerste kunnen sommige van deze jonge mensen sterven, meer kunnen ernstig ziek worden, en een nog niet begrepen deel van hen zou op de lange termijn gevolgen kunnen hebben. Onthoud: hoe meer mensen besmet zijn, hoe groter de kans dat er zeldzame, vreselijke dingen gebeuren.

Deze jongere mensen, nu immuun, zouden in theorie oudere populaties kunnen beschermen die meer risico lopen om te overlijden aan Covid-19. Maar door op deze manier kudde-immuniteit op te bouwen, hebben we ook kruitvaten aan kwetsbaarheid opgebouwd onder de ouderen, die in de toekomst kunnen worden verrekend.

“Ik denk dat het onmogelijk is om te denken dat je alleen onder jongere mensen infecties kunt krijgen, en dat ze zich niet kunnen verspreiden naar andere groepen met een kwetsbare bevolking”, zegt Tedijanto. Mensen scheiden zichzelf gewoon niet zo netjes op in dergelijke risicogroepen.

“We kunnen proberen en isoleren”, zegt Hanage. “We kunnen ze heel goed isoleren. Maar het is een feit: hoe groter de infectie buiten hen, hoe groter de kans dat er iets in hen terechtkomt. “

Over het algemeen is hier het grootste probleem met het denken over kudde-immuniteit door natuurlijke infectie: het is onmogelijk te voorspellen welke route het zal gaan. “We begrijpen en meten onze wereld nog niet op zeer diepe manieren”, zegt Bansal. We kunnen de bewegingen en het gedrag, de risicofactoren, van miljoenen mensen niet voorspellen, en hoe ze in de loop van de tijd veranderen. Door de kudde-immuniteit te laten ontwikkelen door natuurlijke infectie, moet het virus een moeilijk te voorspellen koers door de populatie scheuren.

Kudde-immuniteit is geen vies woord. Als er een vaccin komt, zal het voor wetenschappers essentieel zijn om een ​​strategie te bedenken om het land zo effectief mogelijk te inoculeren en de pandemie te beëindigen. De prijs voor het bereiken van kudde-immuniteit door middel van een vaccincampagne is de prijs van het vaccin en de prijs van ons geduld dat erop wacht.