新型コロナウイルスを終息させるのか、それともウイルスと共存するのか？集団免疫の失敗につながる5つの理由

長期的には、新型コロナウイルスはインフルエンザのように地域的な流行になる可能性があり、科学者らは集団免疫戦略が達成できない場合の流行の新たな常態も計画している。この記事では、この考えの背景にあるいくつかの理由と、新型コロナウイルスの継続的な感染拡大に対するその重要性について説明し、読者の皆さんに考えていただき、議論していただきたいと思います。

クリスティ・アシュワンデン

洪俊賢編纂

原題：「新型コロナウイルスを終息させるか、ウイルスと共存するか？ 集団免疫の失敗につながる5つの大きな原因、新型コロナウイルスが次のインフルエンザになる可能性も」

流行の正常化への道：「パンデミック」から「風土病」へ

「コロナウイルスのパンデミックはいつまで続くのか？」

国内での新型コロナウイルスワクチン接種作業は本格化しており、世界全体でのワクチン接種率も急速に上昇している。誰もが希望に溢れています。この流行は終息に向かっているのでしょうか？

しかし、学界では、その答えはまだ不確実性に満ちていると考えている。各国がワクチン接種に全力を尽くしても、COVID-19を完全に制圧できるというハードルはまだ届かない。かつては人気があり、大いに期待されていた「集団免疫でCOVID-19を終息させる」という戦略は非現実的になったようだ。

図1：集団免疫戦略の模式図[1]集団免疫戦略とは、十分な数の人々が免疫を獲得し、免疫を持つ人口の割合が一定の閾値に達する（つまり、集団内の感受性のある個人の割合が十分に低い）ことを期待し、それによって間接的に感受性のある人口を保護し、ウイルスの拡散を阻止する戦略を指します。一般的に言えば、この閾値は人口の 60% ～ 70% が免疫を持つということです。免疫を獲得する主な方法は、①人工的なワクチン接種と、②ウイルスによる自然感染です。

一般的に言えば、集団免疫の閾値に到達するには主に人工的なワクチン接種に依存し、ワクチン接種率が一定レベルに達する必要があります。学界はかつて、大規模なワクチン接種が始まれば集団免疫がすぐに達成され、正常な社会秩序が回復できると信じていた。しかし、人類が「COVID時代」の2年目に入ると、このビジョンは変化しました。

Youyang Gu は独立したデータ サイエンティストです。彼はパンデミックの初期段階で、ロンドン大学インペリアル・カレッジや米国の健康指標評価研究所の公式予測モデルをはるかに上回る、極めて高い精度の死者数予測モデルを自ら構築した。 [2] 以前、彼はこの流行予測モデルを「集団免疫への道」と名付けていたが、現在は「正常への道」に改名している。顧有陽氏は、人々のワクチン接種に対する躊躇、ウイルス変異体の出現、子供のワクチン接種の遅れなど、さまざまな要因により、集団免疫の達成は難しいと考えている。この見解は多くの疫学者の考えと一致しています。テキサス大学オースティン校のCOVID-19モデリング組織のエグゼクティブディレクターであり、著名な疫学者でもあるローレン・アンセル・マイヤーズ氏も、「集団免疫によってパンデミックを終わらせるという考えは諦めた」と考えている。

集団免疫に対する学術的態度の変化は、この流行の複雑さと課題を反映しているが、ワクチン接種が役に立たないことを意味するものではない。マイヤーズ氏は「ワクチン接種は、流行が自然に徐々に収まることを意味する。しかし、新たな変異株が出現し続けると、ウイルス感染に対する人々の抵抗力が弱まる可能性がある。数か月後、あるいは1年後も、私たちはまだ新しいウイルスと戦っているかもしれない。将来の不確実性に対処する準備を常にしておかなければならない」と語った。

長期的には、新型コロナウイルスはインフルエンザのような風土病になる可能性があり、科学者らは集団免疫戦略が達成できない場合の流行の新たな常態も計画している。

図2 - Path to Normalityウェブサイトのホームページ[3]。

ワクチンがウイルスの感染を阻止できるかどうかは不明である

集団免疫の鍵となるのは、たとえ散発的に感染例があったとしても、環境中に感染しやすい宿主が十分にいないため、ウイルスの拡散が時間内に阻止されるということだ。したがって、集団免疫を達成するための重要な条件は、ワクチン接種を受けた人やウイルスに感染した人が再感染したり、ウイルスを拡散したりしないことです。

しかし、ワクチンは症状の予防には非常に効果的であるように思われるが、二次感染やウイルスの伝播を阻止する効果はまだ明らかにされていない。ジョージタウン大学の数理生物学者シュエタ・バンサル氏は、「『集団免疫』はワクチンがウイルスの拡散を阻止できる場合にのみ意味をなす」と述べている[4]。モデルナ社とファイザー・ビオンテック社のmRNAワクチンを例に挙げると、「ワクチンの臨床データは確かに非常に有望だが、ウイルスの拡散をどの程度防ぐことができるのかを明らかにできれば、さらに有意義だろう」という。

マサチューセッツ州ノースイースタン大学の学者サミュエル・スカルピノ氏は「集団免疫を達成したいのであれば、ワクチンのウイルス感染阻止能力が100％に達する必要はない。たとえ70％しか達しなくても、その効果は驚くべきものになるだろう」と語った。彼は、ウイルスがまだ蔓延しており、ウイルス感染の連鎖を断ち切るのは極めて困難だと考えている。

図3：ネイチャー誌が発表した学者への調査では、回答者のほぼ90％がCOVID-19が風土病になると信じていました[5]。

風土病とは、特定の地域または集団に持続する伝染病を指します。一部の熱帯地域でのマラリアのように、人口の一定割合が免疫を獲得するなどの要因により、感染規模が安定することがよくあります。パンデミックとは、世界中に広く蔓延し、人口の大部分に影響を及ぼす伝染病のことで、「パンデミック」とも呼ばれます。 2020年3月、世界保健機関はCOVID-19を「パンデミック」と宣言しました。

ワクチンの推進と配布のバランスを取るのは難しい

ワクチン接種推進の分布とスピードは多くの要因によって左右され、国によって、また同じ国の中でもワクチン接種推進率に大きな差があります。ペンシルベニア州立大学の疫学者マット・フェラーリ氏は、新型コロナウイルスのパンデミックを「完璧に調整された世界規模のキャンペーン」を通じて根絶することは理論上は可能かもしれないが、人類が実際に世界規模でこの目標を達成できる可能性は低いと述べた。

イスラエルは12月に国民へのワクチン接種を開始し、ワクチン接種の展開では世界をリードしているが、集団免疫の有効性は依然として不透明だ。イスラエル工科大学の生物統計学者ドビル・アラン氏は、ワクチン推進の初期段階では、同国の人口の1％以上が毎日ワクチン接種を受けていたと述べた。 3月中旬の時点で、イスラエルの人口の約50％がワクチンの全投与量を接種した。彼は、現在の主な問題は若者がワクチン接種に消極的であることであり、地方自治体は若者を引き付けるために無料のピザやビールなどの活動を開始する必要があると考えている。イスラエルとは対照的に、近隣諸国のレバノン、シリア、ヨルダン、エジプトではワクチン接種を受けた人の割合が1％未満である。

米国では、ワクチンの推進率は場所によって異なります。ジョージア州やユタ州など一部の州では、ワクチンの全量（2回接種）を接種した人の割合が10％未満である一方、アラスカ州やニューメキシコ州などでは、ワクチンの全量を接種した人の割合が16％を超えている。

ほとんどの国では、ワクチンは年齢別に配布されます。一般的に、高齢者はリスクが最も高いため、ワクチン接種が優先されます。しかし、子ども用のワクチンがいつ入手できるようになるのか、また入手できるかどうかはまだ分からない。ファイザー社とモデルナ社はワクチンの臨床試験に参加する青少年の募集を開始した（ファイザー社は先週、12～16歳を対象とした臨床試験の結果を発表したばかりである[6]）。オックスフォード・アストラゼネカ社と中国のシノバック・バイオテック社のワクチンも、3歳児を含むグループで試験されている。バンサル氏は、子供たちがワクチン接種を受けられないのであれば、集団免疫を獲得するためにはより多くの大人がワクチン接種を受ける必要があると考えている。

現在、ファイザーのワクチンは16歳以上の人に対して許可されていますが、他のほとんどのワクチンは18歳以上の人に対してのみ許可されています[7]。アメリカを例に挙げてみましょう。 2010年の国勢調査データによると、18歳未満の人口は24%を占めています。 18 歳未満の人のほとんどがワクチン接種を受けられない場合、全人口の 76% という必要な予防接種率を達成するには、18 歳以上の人口の 100% がワクチン接種を受ける必要があります。

集団免疫の地理的構造も同様に重要であり、コミュニティの周囲に形成される「免疫の砦」も含まれます。これまで、公共のクラスター行動と効果のない政策管理により、米国全土のコミュニティで新たなコロナウイルスの流行が発生してきました。これまでのワクチン接種の取り組みでは、ワクチン接種の回数によって地理的なコミュニティのクラスター化効果が現れることが示されています。例えば、地元住民の麻疹ワクチンに対する抵抗により、小規模な麻疹の流行が発生しました。ワクチン接種率が高いイスラエルのような国でも、近隣諸国が高度な免疫力を達成できず、人々の移動が可能な場合には、新たな感染拡大が起こる可能性がある。

「地理的な密集により、集団免疫への道はより困難なものになる」とバンサル氏は鮮明な例えを用いて語った。 「モグラ叩きをしているようなものだよ。」

図4: 世界のワクチン接種率。イスラエルはワクチン接種の展開で世界をリードしているが、集団免疫の有効性は依然として不透明だ。出典: Our World In Data。

変異体が集団免疫のバランスを崩す

ワクチンの推進と配布が大きな障害に直面しているにもかかわらず、コロナウイルスは新たな変異体を生み出し続けており、その中には感染力が強かったり、ワクチンによる防御を逃れやすくなったりする変異体もあるかもしれない。ニューメキシコ州ロスアラモス国立研究所の計算疫学者サラ・デル・ヴァレ氏は、「私たちは変異との戦いをしています。ウイルスの循環が長くなればなるほど、変異株が出現して広がる可能性が高くなります」と述べている。

変異株に関して言えば、ブラジルでの流行の進行は世界に対する警告となっているようだ。サンパウロ大学のエステル・サビーノ氏のチームがサイエンス誌に発表した研究[8]によると、ブラジルのマナウスでのCOVID-19感染率は昨年6月に60%を超え、集団免疫の閾値に達するのに十分だったことが示された。同地域での新型コロナウイルス感染症の症例数も5月から10月にかけて減少し続けており、これは集団免疫効果によるものと考えられる。しかし、新たなP.1変異株の出現により、1月に地域感染が再び急増した。 （詳細は「新型コロナウイルス変異株総括：変異は続く、人類はどこへ向かうのか？｜117三人衆」を参照）

「1月のマナウスの症例の100％はP.1変異体によって引き起こされたため、過去の感染は新しい変異に対して防御力を持たない可能性が高いことを示唆している」とエスター・サビーノ氏は書いている。スカルピノ氏は、マナウス地域の感染率が60％という以前の推定値は高すぎるのではないかと疑っているが、たとえ人口の60％が免疫を持っていたとしても、新たな感染拡大は起こるだろう。

免疫を持つ人口の割合が徐々に増加するにつれて、新たな問題も発生する可能性があります。フェラーリ氏は、免疫を持つ人口の割合が高ければ高いほど、ウイルスに進化的選択圧がかかり、その結果、免疫を持つ人口に感染する可能性のある変異株の出現が促進されると考えている。したがって、ワクチン接種をより迅速かつ徹底的に行えば行うほど、変異株の出現を減らすことができます。

「ワクチン接種が不均一だと、人々は中間的な状態に置かれ、一方では免疫防御力が高まるが、他方では感染リスクも高まる可能性がある」とフェラーリ氏は述べた。 「ワクチンはほぼ必然的に新たな進化圧力を生み出し、変異株の出現を促進するため、変異株の発達を継続的に監視するための適切なインフラストラクチャと運用手順を確立する必要があります。」

免疫保護は持続しない可能性がある

前述のように、集団免疫の数学的モデルでは、主にワクチン接種と自然感染という 2 つの個人免疫源を考慮します。バンサル氏は、新型コロナウイルスに感染した人はある程度の免疫を獲得するようだと考えているが、この免疫防御の具体的な持続期間は依然として謎のままだ。他のコロナウイルスについての知識とCOVID-19研究からの予備的な証拠を組み合わせると、ウイルス感染に対する免疫は時間の経過とともに弱まる傾向があるようです。

「COVID-19に対する免疫力の低下に関する決定的なデータはまだないが、感染後に人体が獲得する免疫防御はゼロでも100％でもないことは確かだ。」バンサル氏は、集団免疫の閾値を計算する際、数学モデルは感染者全員を正確に含めることができず、ワクチンの予防効果が100％ではないという事実も考慮する必要があると述べた。感染後の免疫保護が数か月しか持続しない場合は、ワクチン接種の期限がより緊急になります。基本的に、ワクチン接種の期限は免疫保護の期限と同じです。現在、ファイザーの第3相臨床試験の継続的な追跡調査の結果、ワクチンの有効性は2回目の接種から6か月後も91％のままであることが示されています[9]。多くの専門家は、免疫保護の持続期間は1年以上になると推測しています。

ワクチンが免疫保護をどのくらいの期間提供するのか、また時間の経過とともに追加接種が必要かどうかを理解することが重要です。したがって、新型コロナウイルスは次なるインフルエンザとなる可能性が高い。

ワクチン接種は社会行動に影響を与える可能性がある

アラン氏は、現在のワクチン接種率では、イスラエルは理論上の集団免疫の閾値に近づいていると考えている。しかし、ワクチン接種を受ける人が増えると、それに応じて社会活動や集団活動が増加し、ウイルスに感染するリスクも変化し、集団免疫のバランスも変化します。

ワクチンは人を無敵にするわけではありません。たとえば、人は 1 日に最大 1 人の人と連絡を取ります。現時点では90％の予防効果のあるワクチンを接種しているが、接種後に1日に10人と接触すると、全体的な感染リスクは元のレベルに戻る。

「おそらくコロナウイルスのモデル化で最も難しいのは社会学的要因だ」とマイヤーズ氏は語った。これまでのところ、パンデミックモデルは人々の行動を考慮していません。このような前例のない時代に、人々は同様に前例のない行動をとっています。マイヤーズ氏らは、マスクの着用や社会的距離の確保といった行動パターンの変化を考慮して統計モデルを調整しようとしている。

デル・ヴァレ氏はまた、非薬物介入が依然として流行抑制に重要な役割を果たすだろうと述べた。感染経路を断つ鍵は、社会的接触を制限し、予防策（マスク着用など）を継続することであり、これにより変異株の拡散も効果的に抑制できる。

しかし、人々がパンデミック前の行動パターンに戻るのを防ぐのは難しいだろう。テキサス州や米国の他の州では、人口の大部分がまだワクチン接種を受けていないが、地方自治体はすでにマスク着用義務を解除している。多くの学者はこれについて「大きな不満」を表明した。集会の制限などの対策を継続することが、間違いなく流行終息に大きな役割を果たすからだ。スカルピノ氏は、集団免疫によって「絶対的に安全」になるわけではないが、「より安全」になる可能性はあると述べた。

図5：米国カリフォルニア州では、抗議活動家らが新型コロナウイルス流行による社会的制限の終了を求めた。 [10]

流行の抑制における社会的行動制限と集団免疫保護の相乗効果を理解するには、今年の低レベルのインフルエンザ流行が最適な例です。スカルピノ氏は、インフルエンザウイルスは新型コロナウイルスと同じくらい感染力が強いかもしれないが、今年はインフルエンザの流行が広範囲に及んでいないのは、集団免疫による保護と社会的制限の相乗効果によるものであることはほぼ間違いないと述べた。一般的に言えば、人口の約 30% が過去数年間にインフルエンザに感染して免疫を獲得しており、さらに人口の 30% がワクチン接種を受けることで集団免疫レベルは約 60% になります。マスクの着用や社会的交流の制限などの対策と相まって、インフルエンザは蔓延しにくくなります。これは、社会的な行動が伝染病の展開を大きく変える可能性があることを強く示しています。人々が制限を解除し、社会的な交流を再開したいのであれば、より多くの人口が予防接種を受ける必要があるだろう。

新型コロナウイルスワクチンの開発スピードは本当に驚異的ですが、ワクチンと集団免疫戦略だけでは、もはやウイルスの拡散を完全に阻止することはできないようです。より現実的な可能性を考慮する必要があるかもしれません。

しかし幸いなことに、状況は思ったほど悲惨ではありません。集団免疫が達成されず、ウイルスの終息が望めないとしても、高リスクグループにワクチンを接種することで、COVID-19による入院者数や死亡者数を大幅に減らすことができるからだ。これは、新型コロナウイルスがすぐに消滅することはなくても、その有害性は大幅に弱まる可能性があることを意味します。

ロンドン大学衛生熱帯医学大学院のワクチン疫学者、シュテファン・フラッシュ氏はこう述べている。「重症化率や死亡率を下げることで、生活を正常に戻すこともできる。」

出典: Nature 591, 520-522 (2021) doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-00728-2

参考文献

[1] ランドルフHE、バレイロLB。集団免疫：COVID-19を理解する。免疫。 2020;52(5):737-741.土井:10.1016/j.immuni.2020.04.012

[2] https://www.bloomberg.com/news/articles/2021-02-19/covid-pandemic-how-youyang-gu-used-ai-and-data-to-make-most-accurate-prediction

[3] 集団免疫への道。 https://covid19-projections.com/path-to-herd-immunity/

[4] COVIDワクチンは感染を阻止できるか？科学者たちは答えを見つけるために競争している。 https://www.nature.com/articles/d41586-021-00450-z

[5] コロナウイルスは今後も存在し続けるだろう。それが何を意味するのか、以下に示します。 https://www.nature.com/articles/d41586-021-00396-2

[6] https://www.pfizer.com/news/press-release/press-release-detail/pfizer-biontech-announce-positive-topline-results-pivotal

[7] US Vaccineによる製品情報。 CDC。

https://www.cdc.gov/vaccines/covid-19/info-by-product/moderna/index.html

https://www.cdc.gov/vaccines/covid-19/info-by-product/pfizer/index.html

[8] バス LF、プレテ CA ジュニア、アブラヒム CMM、他。ブラジルのアマゾンでは、流行がほぼ抑えられていない時期にSARS-CoV-2の感染率が4分の3に達した。科学。 2021;371(6526):288-292.出典：http://www.abe9728.com

[9] ファイザーとビオンテックは、画期的なCOVID-19ワクチン研究の最新のトップライン分析で、2回目の接種後最大6か月まで高い有効性と重大な安全性の懸念がないことを確認しました。| pfpfizeruscom

[10] COVIDワクチンの結果が出つつあるが、科学者の懸念は高まっている。 https://www.nature.com/articles/d41586-020-02706-6