3月13日，英國(guó)政府首席科學(xué)家帕特里克·瓦倫斯(Patrick Vallence)在接受BBC Radio 4采訪時(shí)提出了一個(gè)“群體免疫”的概念，讓世界為之嘩然。
對(duì)公眾而言，個(gè)體免疫是一個(gè)熟悉的名詞，但群體免疫卻是一個(gè)陌生的概念。那么什么是群體免疫，它是否可以用來(lái)抵抗新冠病毒呢?
什么是群體免疫
群體免疫(herd immunity、population immunity、community immunity)指的是因?yàn)閭€(gè)體免疫的存在而保護(hù)一個(gè)群體免受某種傳染病的侵害 [1]。
科學(xué)的定義有時(shí)候很晦澀，讓公眾難以一下理解，這也就是科普存在的必要性所在。讓我試著慢慢把它解釋清楚。
先說(shuō)這里的個(gè)體免疫指的是什么。
個(gè)體免疫指的是個(gè)人對(duì)病原體(比如病毒)有了免疫力，產(chǎn)生了針對(duì)病毒的抗體和特異性T細(xì)胞。這種免疫力可以通過(guò)兩種方式獲得，一是被病毒感染后痊愈，二是接種有效的疫苗。
當(dāng)一個(gè)人對(duì)病毒有了免疫力，病毒再來(lái)到他(她)的身體里的時(shí)候，就很快會(huì)被消滅。這樣的個(gè)體免疫就是群體免疫的基礎(chǔ)。
可能有人會(huì)問(wèn)，個(gè)人有了免疫力也只能是保護(hù)自己啊，如何能夠去保護(hù)沒(méi)有免疫力的人呢?
請(qǐng)看下面的這張圖：
群體免疫的效應(yīng)原理(繪圖：商周)
先解釋一下圖中的各種符號(hào)，綠色的人臉代表的是對(duì)病毒有免疫力了的人(通過(guò)之前的感染或者接種疫苗獲得的)，淡藍(lán)色人臉代表是對(duì)病毒還沒(méi)有免疫力的人(沒(méi)有被感染過(guò)也沒(méi)有接種疫苗)，而紅色的人臉代表的是被病毒感染后得病的人(可能有癥狀、也可能沒(méi)有癥狀)。圖中的那個(gè)菱形標(biāo)志代表的就是病毒。
如果病毒是隨機(jī)傳播的，而且無(wú)處不在，那么個(gè)人的免疫力只能保護(hù)自己免受病毒侵害。就像圖A里顯示的那樣，10個(gè)人里假設(shè)有6個(gè)人有免疫力，剩下4個(gè)人沒(méi)有，那么這4個(gè)人將會(huì)被病毒感染得病。
但在現(xiàn)實(shí)的世界里，病毒的感染并不是隨機(jī)的，更不是無(wú)處不在。因?yàn)椴《拘枰谒拗骷?xì)胞里繁殖，病毒的傳染也是在人和人之間以某種方式進(jìn)行的。所以一般來(lái)說(shuō)一個(gè)傳染源只能把病毒傳給附近的人。
假設(shè)一個(gè)病毒的基本傳染數(shù)(R0)是2，也就是說(shuō)一個(gè)人被病毒感染后可以進(jìn)一步把病毒傳給2個(gè)人。那么，情況就會(huì)像圖中B里顯示的那樣，10個(gè)人里依然是6個(gè)人對(duì)這個(gè)病毒有免疫力，4個(gè)人沒(méi)有。假設(shè)其中1個(gè)沒(méi)有免疫力的人被病毒感染得病，然后他把病毒傳給了附近的兩個(gè)人，而這兩個(gè)人對(duì)病毒有免疫力。在這種情況下，病毒就不能夠繼續(xù)傳染下去，隨著那個(gè)最初被感染的人的死亡或痊愈，病毒也就自然消亡。
就這樣，雖然10個(gè)人里依然有3個(gè)人對(duì)這個(gè)病毒沒(méi)有免疫力，但他們不會(huì)被感染而得病，原因就是因?yàn)槠渌麄€(gè)體有了免疫力而對(duì)整個(gè)群體都有了保護(hù)作用。
上面就是群體免疫的原理。
看到上面的解釋?zhuān)行┳x者可能會(huì)說(shuō)，在上面的圖里如果那個(gè)病人把病毒傳給了那三個(gè)沒(méi)有免疫力的人，那傳染不就依然可以發(fā)生嗎?
的確，這種情況的確可能存在，問(wèn)題是出現(xiàn)的概率。所以，群體免疫的效果取決于兩個(gè)因素：一是群體里對(duì)病毒有免疫力的人的比例(越高越好)，二是病毒的基本傳染數(shù)(越低越好)。
根據(jù)病毒的基本傳染數(shù)，我們大致可以估算出群體里需要多少比例的人有免疫力才能控制這種病毒的流行。
常見(jiàn)傳染病的群體免疫閾值(數(shù)據(jù)來(lái)源：Wikipedia)
從上圖中我們可以看到，當(dāng)一個(gè)傳染病的基本傳染數(shù)越高，群體免疫閾值也就越大。換句話(huà)說(shuō)，當(dāng)一個(gè)病毒能夠由一個(gè)人傳染給其他人，可以傳染的人數(shù)越多，在群體水平上要控制這個(gè)病毒就需要更高比例的人有免疫力。
說(shuō)到這里總結(jié)一下：個(gè)體免疫是群體免疫的基礎(chǔ)，但兩者很不相同。個(gè)體免疫是通過(guò)對(duì)病毒的生物學(xué)反應(yīng)起作用，從而將病毒清除;而群體免疫是通過(guò)阻斷病毒在人與人之間的傳播起作用，從而讓病毒消亡。
群體免疫不僅是一個(gè)理論，而且可以應(yīng)用到實(shí)處。天花病毒的消滅就是一個(gè)好的例子：天花疫苗的接種并沒(méi)有達(dá)到100%，而且也不是100%的天花疫苗接種都有效，但只要人群里有90%的人因?yàn)橐呙缃臃N而有了免疫力的時(shí)候，天花就會(huì)因此而消亡。
但無(wú)論是面對(duì)個(gè)體免疫還是群體免疫，病毒都不會(huì)束手就擒。就像反擊人體免疫系統(tǒng)一樣，病毒對(duì)群體免疫也會(huì)做出相應(yīng)的反應(yīng)。
病毒對(duì)群體免疫的對(duì)策
從科學(xué)層面來(lái)說(shuō)，無(wú)論是個(gè)體免疫還是群體免疫，對(duì)病毒都是一種很強(qiáng)的選擇壓力，這種選擇壓力將讓病毒產(chǎn)生適應(yīng)性的變化，從而讓自己生存下去。病毒為了活命，需要做出改變。如果不改變或者改變的不夠，病毒就得消亡。只有那些做出了有效改變的病毒才能繼續(xù)生存下去。
面對(duì)群體免疫，病毒做出的最有效的改變是抗原漂移(antigenic drift)[2]?？乖浦傅氖遣《就ㄟ^(guò)改變自己的基因，讓蛋白的序列和結(jié)構(gòu)改變，當(dāng)?shù)鞍赘淖兊米屧居忻庖吡Φ娜俗R(shí)別不了的時(shí)候，這就是抗原漂移。因?yàn)樵居忻庖吡Φ娜瞬辉倌茏R(shí)別這些改變了的病毒，那么群體免疫的基礎(chǔ)就失效了。
什么樣的病毒有“抗原漂移”的能力呢?要產(chǎn)生抗原漂移，病毒必須要有比較高的突變能力。按照核酸的類(lèi)型，病毒可以分為兩類(lèi)：DNA病毒和RNA病毒。其中DNA病毒發(fā)生基因突變的概率較低，而RNA病毒發(fā)生變異的概率就高得多 [3]。
DNA病毒的代表是乙肝病毒和天花病毒，正是因?yàn)樗麄冏儺惖寐?，人?lèi)開(kāi)發(fā)得疫苗容易持久有效，于是天花滅絕了，乙肝也大大地受到了控制。
RNA病毒則不同，因?yàn)樗鼈兊耐蛔兟屎芨摺?/p>
在這方面最好的例子是流感病毒。季節(jié)性流感的基本傳染數(shù)只有1.3左右，從理論上來(lái)說(shuō)，只要有30%的人對(duì)流感病毒有了免疫力，那么流感病毒就難以在人群里傳播下去。但流感病毒善變，能夠快速地發(fā)生抗原漂移，于是流感一直都會(huì)發(fā)生 [4] 。
新冠病毒是RNA病毒，雖然我們不能預(yù)測(cè)它是否會(huì)像流感一樣變異，但它潛在的高變異能力是我們需要考慮的。
那么，我們?nèi)绻萌后w免疫的策略來(lái)對(duì)付新冠病毒會(huì)如何呢?
新冠病毒和群體免疫
無(wú)論用哪種方法來(lái)控制病毒的傳染都要付出代價(jià)，付出代價(jià)更小的方法才是可取的方案。
新冠病毒的基本傳染指數(shù)在2.3左右[5] ，如果用群體免疫來(lái)控制它的流行，那么大約需要讓60-70%左右的人有針對(duì)這個(gè)病毒的免疫力才行。新冠肺炎會(huì)導(dǎo)致15%左右的重癥患者、還有隨之而來(lái)大約2%的病死率[5](注：這兩個(gè)值可能比實(shí)際要高，因?yàn)橛行┹p癥患者沒(méi)有被檢測(cè)到)，這就是要付出的代價(jià)。
因?yàn)楝F(xiàn)在還沒(méi)有新冠病毒的疫苗，假設(shè)英國(guó)真的要采用讓人自然感染的方式來(lái)逐漸獲得群體免疫這個(gè)策略來(lái)應(yīng)對(duì)新冠病毒，那么6600萬(wàn)人口的英國(guó)將陸續(xù)迎來(lái)數(shù)以百萬(wàn)的重癥患者，還有數(shù)以十萬(wàn)計(jì)的死亡。
而且，以上估算還有兩個(gè)前提：新冠病毒不發(fā)生抗原漂移、人在感染后會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)間的保護(hù)免疫。如果新冠病毒發(fā)生了變異導(dǎo)致了抗原漂移，或者人對(duì)新冠病毒的免疫不能夠長(zhǎng)久有效，那么人類(lèi)面臨的代價(jià)將會(huì)更高。
我們目前還不清楚人們感染新冠病毒后的免疫力能保持多久，作為RNA病毒的新冠病毒也存在著“抗原漂移”的可能。
當(dāng)然，就像上面說(shuō)的，群體免疫的獲得除了自然感染外，還有接種疫苗的方法，這也是眾多公司正在努力開(kāi)發(fā)疫苗的原因。盡快開(kāi)發(fā)出有效的疫苗，在病毒沒(méi)有發(fā)生抗原漂移之前誘導(dǎo)群體免疫，無(wú)疑是在群體水平上控制這個(gè)病毒的有效辦法。
但對(duì)于一個(gè)新的病毒，開(kāi)發(fā)疫苗需要時(shí)間?，F(xiàn)在全世界面臨的緊急問(wèn)題是，如何去控制病毒的傳播。
中國(guó)為了控制病毒，采取了歷史上前所未有的嚴(yán)格防控的措施，而且以及初步把病毒控制的下來(lái)。與此同時(shí)，中國(guó)人民為此付出了巨大的代價(jià)。
每個(gè)國(guó)家國(guó)情不同，中國(guó)的經(jīng)驗(yàn)很難在其它國(guó)家復(fù)制。中國(guó)的防控經(jīng)驗(yàn)最大的啟示，可能就是這個(gè)病毒可以控制。
除了中國(guó)以外，還有一些在新冠防控方面取得了不錯(cuò)效果的國(guó)家，比如新加坡和韓國(guó)。這些有效防控新冠病毒的國(guó)家的措施有一些相同之處，比如盡可能地檢出感染者，還有對(duì)感染者的嚴(yán)格隔離。這些相同之處，很可能就是控制新冠病毒上關(guān)鍵的所在。
病毒沒(méi)有國(guó)界，防控需要全世界所有國(guó)家的努力。雖然每一個(gè)國(guó)家都可以采取適合自己的策略，但如果在防疫上采取了放棄的姿態(tài)，受害的將是整個(gè)世界。
所幸的是，英國(guó)并沒(méi)有放棄(而且，英國(guó)衛(wèi)生大臣已在3月15日撰文澄清，“群體防疫”并非英國(guó)的目標(biāo)或戰(zhàn)略)，歐洲各國(guó)也在進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)新冠病毒的防控。在有效的疫苗出現(xiàn)之前，全人類(lèi)一起努力盡量控制新冠病毒的蔓延，才是當(dāng)前需要做的事情。
參考文獻(xiàn)
1. Fine et al. Epidemiol Rev. 1993;15(2):265-302.
2. Kanai et al. Vaccine. 2010 Jul 26;28(33):5437-44.
3. Duffy ey al. PLoS Biol. 2018 Aug 13;16(8):e3000003.
4. Boni et al. Theor Popul Biol. 2004 Mar;65(2):179-91.
5. https://www.who.int/docs/default-source/coronaviruse/who-china-joint-mission-on-covid-19-final-report.pdf
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