Porre fine al nuovo coronavirus o convivere con il virus? Cinque motivi che possono portare al fallimento dell’immunità di gregge

A lungo termine, il nuovo coronavirus potrebbe trasformarsi in un'epidemia locale come l'influenza, e gli scienziati stanno anche pianificando una nuova normalità per l'epidemia quando non sarà possibile raggiungere strategie di immunità di gregge. In questo articolo verranno spiegate alcune delle ragioni alla base di questa idea e la sua importanza per la continua diffusione del nuovo coronavirus, affinché i lettori possano rifletterci sopra e discuterne.

Di Christie Aschwanden

Compilato da Hong Junxian

Titolo originale: "Porre fine al nuovo coronavirus o coesistere con il virus? Cinque motivi principali potrebbero portare al fallimento dell'immunità di gregge e il nuovo coronavirus potrebbe essere la prossima influenza.

La strada verso la normalizzazione dell'epidemia: da "pandemia" a "endemica"

“Quanto durerà la pandemia di coronavirus?”

Il lavoro nazionale di vaccinazione contro il COVID-19 è in pieno svolgimento e anche il tasso di vaccinazione a livello globale sta aumentando rapidamente. Non possiamo fare a meno di nutrire una grande speranza: questa epidemia sta per finire?

Tuttavia, il mondo accademico ritiene che la risposta sembri ancora piena di incertezza. Anche se i paesi facessero ogni sforzo per vaccinare, la soglia per sconfiggere completamente il COVID-19 resta ancora irraggiungibile. La strategia, un tempo popolare e tanto attesa, dell'"immunità di gregge per porre fine al COVID-19" sembra essere diventata irrealistica.

Figura 1: Diagramma schematico della strategia di immunità di gregge[1]. La strategia dell'immunità di gregge si basa sulla speranza che un numero sufficiente di persone acquisisca l'immunità e che la percentuale della popolazione immune raggiunga una certa soglia (ovvero, la percentuale di individui suscettibili nel gruppo sia sufficientemente bassa), proteggendo così indirettamente la popolazione suscettibile e bloccando la diffusione del virus. In generale, questa soglia è compresa tra il 60% e il 70% della popolazione che è immune. I principali modi per acquisire l'immunità sono ① la vaccinazione artificiale e ② l'infezione naturale da virus.

In generale, il raggiungimento della soglia di immunità di gregge dipende principalmente dalla vaccinazione artificiale e il tasso di vaccinazione deve raggiungere un certo livello. Un tempo la comunità accademica credeva che, una volta avviata la vaccinazione su larga scala, si sarebbe potuta raggiungere rapidamente l'immunità di gregge e si sarebbe potuto ripristinare il normale ordine sociale. Tuttavia, ora che l'umanità è entrata nel secondo anno dell'"era COVID", questa visione è cambiata.

Youyang Gu è uno scienziato dei dati indipendente. Nelle prime fasi della pandemia, ha personalmente elaborato un modello di previsione del numero dei decessi con un'accuratezza estremamente elevata, superando di gran lunga i modelli di previsione ufficiali dell'Imperial College di Londra e dell'Institute for Health Metrics and Evaluation negli Stati Uniti. [2] In precedenza, aveva chiamato il suo modello di previsione delle epidemie “Path to Herd Immunity”, ma ora ha rinominato il modello “Path to Normality”. Gu Youyang ritiene che, a causa di vari fattori, come l'esitazione delle persone nei confronti della vaccinazione, l'emergere di virus mutanti e il ritardo nella vaccinazione dei bambini, l'immunità di gregge sembri difficile da raggiungere. Questa visione è coerente con il pensiero di molti epidemiologi. Lauren Ancel Meyers, direttrice esecutiva della COVID-19 Modeling Organization presso l'Università del Texas ad Austin e nota epidemiologa, ritiene anch'essa che: "Abbiamo rinunciato all'idea di porre fine alla pandemia con l'immunità di gregge".

Il cambiamento nell'atteggiamento accademico nei confronti dell'immunità di gregge riflette la complessità e le sfide dell'epidemia, ma non significa che la vaccinazione sia inutile. Meyers ha detto: "La vaccinazione significa che l'epidemia si attenuerà gradualmente da sola. Ma man mano che nuovi ceppi mutanti continuano a emergere, la resistenza delle persone alle infezioni virali potrebbe indebolirsi. Potremmo ancora combattere la nuova corona tra qualche mese o addirittura un anno, e dobbiamo sempre essere preparati ad affrontare le incertezze future".

A lungo termine, il nuovo coronavirus potrebbe diventare endemico come l'influenza e gli scienziati stanno anche pianificando una nuova normalità per l'epidemia quando non sarà possibile raggiungere le strategie di immunità di gregge.

Figura 2 - Home page del sito Path to Normality [3].

Non è chiaro se i vaccini possano fermare la trasmissione del virus

La chiave dell'immunità di gregge è che, anche se si verificano casi sporadici di infezione, la diffusione del virus verrà bloccata nel tempo perché nell'ambiente non ci sono abbastanza ospiti suscettibili. Pertanto, una condizione importante per raggiungere l'immunità di gregge è che le persone vaccinate o infettate dal virus non vengano reinfettate né diffondano il virus.

Tuttavia, il vaccino sembra essere molto efficace nel prevenire i sintomi, ma la sua efficacia nel bloccare l'infezione secondaria e la trasmissione del virus resta da determinare. Come ha affermato Shweta Bansal, biologa matematica della Georgetown University, “l’immunità di gregge ha senso solo se il vaccino riesce a bloccare la diffusione del virus”[4]. Prendendo come esempio i vaccini a mRNA di Moderna e Pfizer-BioNTech, "i dati clinici dei vaccini sono davvero molto incoraggianti, ma sarebbe più significativo se potessimo chiarire in che misura possono prevenire la diffusione del virus".

Samuel Scarpino, studioso della Northeastern University nel Massachusetts, ha affermato: "Se vogliamo raggiungere l'immunità di gregge, la capacità del vaccino di bloccare la trasmissione del virus non deve raggiungere il 100%. Anche se raggiungesse solo il 70%, l'effetto sarebbe sorprendente". Ritiene che il virus si stia ancora diffondendo, il che rende estremamente difficile interrompere la catena di trasmissione del virus.

Figura 3: In un sondaggio condotto tra studiosi e pubblicato dalla rivista Nature, quasi il 90% degli intervistati riteneva che il COVID-19 sarebbe diventato endemico [5].

Il termine endemico si riferisce a un'epidemia che persiste in una specifica area o popolazione. La portata dell'infezione spesso si stabilizza grazie a fattori quali lo sviluppo dell'immunità da parte di una certa percentuale della popolazione, come nel caso della malaria in alcune regioni tropicali. Una pandemia è un'epidemia che si diffonde ampiamente in tutto il mondo e colpisce una larga fetta della popolazione, ed è nota anche come "pandemia". Nel marzo 2020, l’Organizzazione mondiale della sanità ha dichiarato il COVID-19 una “pandemia”.

È difficile trovare un equilibrio tra promozione e distribuzione dei vaccini

La distribuzione e la velocità della promozione della vaccinazione sono influenzate da molti fattori e ci sono enormi differenze nei tassi di promozione della vaccinazione tra diversi Paesi e persino all'interno dello stesso Paese. Matt Ferrari, epidemiologo della Pennsylvania State University, ha affermato che, sebbene in teoria sia possibile eliminare la pandemia di coronavirus attraverso una "campagna globale perfettamente coordinata", è improbabile che gli esseri umani riescano effettivamente a raggiungere questo obiettivo su scala globale.

Israele ha iniziato a vaccinare i suoi cittadini a dicembre ed è leader mondiale nella distribuzione dei vaccini, ma l'efficacia dell'immunità di gregge resta incerta. Dvir Aran, biostatistico presso l'Università tecnologica di Israele, ha affermato che nelle prime fasi di promozione del vaccino, più dell'1% della popolazione del Paese veniva vaccinato ogni giorno; a metà marzo, circa il 50% della popolazione israeliana aveva ricevuto tutte le dosi del vaccino. Ritiene che il problema principale al momento sia la riluttanza dei giovani a vaccinarsi e che le amministrazioni locali debbano iniziare a ricorrere ad attività come pizza e birra gratis per attrarre i giovani. In netto contrasto con Israele, la percentuale di persone vaccinate nei paesi confinanti Libano, Siria, Giordania ed Egitto è inferiore all'1%.

Negli Stati Uniti, i tassi di promozione dei vaccini variano da luogo a luogo. In alcuni stati, come la Georgia e lo Utah, la percentuale di persone che hanno ricevuto una dose completa (due iniezioni) del vaccino è inferiore al 10%, mentre in Alaska, Nuovo Messico e altri luoghi, la percentuale di persone che hanno ricevuto una dose completa del vaccino ha superato il 16%.

Nella maggior parte dei paesi, i vaccini vengono distribuiti in base all'età. In generale, la vaccinazione viene data priorità agli anziani perché sono quelli più a rischio. Resta però da vedere se e quando sarà disponibile un vaccino per i bambini. Pfizer e Moderna hanno iniziato a reclutare adolescenti per partecipare alle sperimentazioni cliniche sui vaccini (Pfizer ha appena annunciato i risultati clinici per i ragazzi dai 12 ai 16 anni la scorsa settimana[6]); Anche i vaccini di Oxford-AstraZeneca e della cinese Sinovac Biotech sono in fase di sperimentazione su gruppi di bambini di tre anni. Bansal ritiene che se i bambini non possono essere vaccinati, per raggiungere l'immunità di gregge è necessario vaccinare più adulti.

Attualmente, il vaccino Pfizer è consentito alle persone di età pari o superiore a 16 anni, mentre la maggior parte degli altri vaccini sono consentiti solo alle persone di età pari o superiore a 18 anni[7]. Prendiamo come esempio gli Stati Uniti. Secondo i dati del censimento del 2010, la popolazione di età inferiore ai 18 anni rappresenta il 24%. Se la maggior parte delle persone di età inferiore ai 18 anni non può essere vaccinata, allora il 100% della popolazione di età superiore ai 18 anni deve essere vaccinato per raggiungere il tasso di immunizzazione richiesto del 76% per l'intera popolazione.

Altrettanto importante è la struttura geografica dell'immunità di gregge, compresi i "bastioni dell'immunità" formati attorno alle comunità. In precedenza, a causa del comportamento dei cittadini in concomitanza con l'inadeguatezza delle politiche di controllo, si sono verificate nuove epidemie di coronavirus in comunità di tutti gli Stati Uniti. Gli sforzi storici in materia di vaccinazione hanno dimostrato che il numero di vaccinazioni può avere un effetto di raggruppamento a livello di comunità geografica. Ad esempio, la resistenza della popolazione locale al vaccino contro il morbillo ha causato una piccola epidemia di morbillo. Anche in un Paese come Israele, dove i tassi di vaccinazione sono elevati, potrebbero comunque verificarsi nuovi focolai se i Paesi limitrofi non riuscissero a raggiungere elevati livelli di immunità e la popolazione riuscisse comunque a circolare.

"L'agglomerazione geografica rende il percorso verso l'immunità di gregge più tortuoso", ha affermato Bansal, utilizzando una vivida analogia. "È come giocare a Whack-a-mole."

Figura 4: Tassi di vaccinazione nel mondo. Israele è leader mondiale nella distribuzione dei vaccini, ma l'efficacia dell'immunità di gregge resta incerta. Fonte: Our World In Data.

I mutanti interrompono l'equilibrio dell'immunità di gregge

Nonostante gli enormi ostacoli che la promozione e la distribuzione dei vaccini incontrano, il coronavirus continua a produrre nuove mutazioni, alcune delle quali potrebbero essere più contagiose o più facilmente in grado di sfuggire alla protezione vaccinale. Come afferma Sara Del Valle, epidemiologa computazionale del Los Alamos National Laboratory nel New Mexico, "Siamo in una corsa contro la mutazione. Più a lungo il virus circola, più è probabile che emerga e si diffonda un ceppo mutante".

Per quanto riguarda i ceppi mutanti, lo sviluppo dell'epidemia in Brasile sembra essere un avvertimento per il mondo. Uno studio pubblicato sulla rivista Science dal team di Ester Sabino dell’Università di San Paolo [8] ha mostrato che il tasso di infezione da COVID-19 a Manaus, in Brasile, era superiore al 60% a giugno dell’anno scorso, abbastanza per raggiungere la soglia di immunità di gregge; Anche il numero di casi di COVID-19 nella zona ha continuato a diminuire da maggio a ottobre, il che potrebbe essere attribuito all'effetto dell'immunità di gregge. Tuttavia, a causa dell'emergere del nuovo ceppo mutante P.1, le infezioni locali hanno registrato un nuovo aumento a gennaio. (Per maggiori dettagli, vedere "Una panoramica completa delle nuove varianti del coronavirus: le mutazioni continueranno, dove andrà l'umanità? | 117 Three People")

"Il 100% dei casi di gennaio a Manaus è stato causato dalla variante P.1, il che suggerisce che l'infezione passata probabilmente non è protettiva contro la nuova mutazione", ha scritto Ester Sabino. Scarpino sospetta che la precedente stima del tasso di infezione al 60% nella zona di Manaus possa essere troppo alta, ma anche se il 60% della popolazione fosse immune, si verificherebbero comunque nuovi focolai.

Con l'aumento progressivo della percentuale della popolazione immune, potrebbero sorgere anche nuovi problemi. Ferrari ritiene che una percentuale maggiore di popolazione immune eserciterà una pressione di selezione evolutiva sul virus, favorendo così l'emergere di ceppi mutanti in grado di infettare la popolazione immune. Pertanto, quanto più rapida e accurata è la vaccinazione, tanto più sarà ridotta l'insorgenza di ceppi mutanti.

"Una vaccinazione non uniforme mette le persone in uno stato intermedio, dove da un lato hanno una maggiore protezione immunitaria, ma dall'altro possono anche avere un rischio maggiore di infezione", ha detto Ferrari. "Poiché i vaccini creeranno quasi inevitabilmente nuove pressioni evolutive e promuoveranno l'emergere di ceppi mutanti, dobbiamo stabilire l'infrastruttura corrispondente e le procedure operative per monitorare costantemente lo sviluppo di ceppi mutanti".

La protezione immunitaria potrebbe non durare

Come accennato in precedenza, il modello matematico dell'immunità di gregge considera principalmente due fonti di immunità individuale, ovvero la vaccinazione e l'infezione naturale. Bansal ritiene che le persone infettate dal nuovo coronavirus sembrino sviluppare un certo grado di immunità, ma la durata specifica di questa protezione immunitaria rimane un mistero. Combinando ciò che sappiamo sugli altri coronavirus e alcune prove preliminari della ricerca sul COVID-19, sembra che l'immunità all'infezione virale tenda a scemare nel tempo.

"Non disponiamo ancora di dati conclusivi sul declino dell'immunità al COVID-19, ma ciò che è certo è che la protezione immunitaria acquisita dall'organismo umano dopo l'infezione non è né pari a zero né al 100%". Bansal ha affermato che nel calcolo della soglia di immunità di gregge, il modello matematico non può includere accuratamente ogni individuo infetto ed è anche necessario considerare il fatto che la protezione vaccinale non è efficace al 100%. Se la protezione immunitaria dopo l'infezione dura solo pochi mesi, allora la scadenza per la vaccinazione diventa più urgente: in pratica, la scadenza per la vaccinazione equivale alla scadenza per la protezione immunitaria. Attualmente, i risultati del follow-up continuo della sperimentazione clinica di fase III di Pfizer mostrano che l'efficacia del vaccino rimane al 91% sei mesi dopo la seconda dose[9]. Molti esperti ipotizzano che la durata della protezione immunitaria sarà superiore a 1 anno.

È importante capire per quanto tempo il vaccino fornisce protezione immunitaria e se nel tempo saranno necessarie dosi di richiamo. Pertanto, è probabile che il nuovo coronavirus diventi la prossima influenza.

Le vaccinazioni possono influenzare il comportamento sociale

Aran ritiene che, con l'attuale tasso di vaccinazione, Israele si stia avvicinando alla soglia teorica dell'immunità di gregge. Ma man mano che più persone si vaccinano, aumenteranno anche le loro attività sociali e di gruppo e cambierà di conseguenza anche il rischio di esposizione al virus, il che a sua volta modificherà l'equilibrio dell'immunità di gregge.

I vaccini non rendono le persone invulnerabili. Ad esempio, una persona contatta al massimo una persona al giorno. Al momento è vaccinato con un vaccino con una protezione del 90%, ma dopo la vaccinazione entra in contatto con 10 persone al giorno, dopodiché il rischio complessivo di infezione torna al livello iniziale.

"Probabilmente l'aspetto più impegnativo della modellizzazione del coronavirus sono i fattori sociologici", ha affermato Meyers. Finora i modelli pandemici non hanno tenuto conto del comportamento delle persone. In questi tempi senza precedenti, le persone si comportano in modi altrettanto senza precedenti. Meyers e altri stanno cercando di adattare i modelli statistici per tenere conto dei cambiamenti nei modelli comportamentali, come l'uso delle mascherine e il distanziamento sociale.

Del Valle ha anche affermato che gli interventi non farmacologici continueranno a svolgere un ruolo importante nel controllo dell'epidemia. La chiave per interrompere la trasmissione è limitare i contatti sociali e continuare a indossare protezioni (ad esempio indossando mascherine), misure che possono anche ridurre efficacemente la diffusione dei ceppi mutanti.

Tuttavia, sarà difficile impedire che le persone tornino ai modelli di comportamento precedenti alla pandemia. In Texas e in alcuni altri stati degli Stati Uniti, dove gran parte della popolazione non è ancora stata vaccinata, i governi locali hanno già revocato l'obbligo di mascherina. Molti studiosi hanno espresso "grande frustrazione" al riguardo, perché continuare ad adottare misure come la limitazione degli assembramenti avrà senza dubbio un ruolo fondamentale nel porre fine all'epidemia. Scarpino ha affermato che l'immunità di gregge potrebbe non renderci "assolutamente sicuri", ma potrebbe renderci "più sicuri".

Figura 5: In California, USA, i manifestanti hanno chiesto la fine delle restrizioni sociali causate dalla nuova epidemia di coronavirus. [10]

Per comprendere l'effetto sinergico delle restrizioni del comportamento sociale e della protezione dell'immunità di gregge nel controllo dell'epidemia, l'esempio migliore è l'epidemia di influenza di bassa entità di quest'anno. Scarpino ha affermato che il virus dell'influenza potrebbe essere contagioso quanto il nuovo coronavirus, ma quest'anno non si è verificata alcuna epidemia influenzale diffusa, il che è quasi certamente dovuto all'effetto sinergico della protezione dell'immunità di gregge e delle restrizioni sociali. In generale, circa il 30% della popolazione ha contratto l'influenza negli anni precedenti ed è diventato immune, mentre un altro 30% sarà vaccinato, portando il livello di immunità di gregge a circa il 60%. Se si adottano misure come l'uso delle mascherine e la limitazione delle interazioni sociali, è difficile che l'influenza si diffonda. Ciò dimostra chiaramente che il comportamento sociale può influenzare notevolmente lo sviluppo dell'epidemia. Se le persone vogliono allentare le restrizioni e riprendere le interazioni sociali, sarà necessario che una percentuale maggiore della popolazione si vaccini.

La velocità con cui è stato sviluppato il nuovo vaccino contro il coronavirus è davvero sorprendente, ma sembra che i vaccini e le strategie di immunità di gregge da soli non riescano più a bloccare completamente la diffusione del virus. Forse dovremmo prendere in considerazione possibilità più realistiche.

Ma fortunatamente la situazione non è così disperata come sembra. Perché anche se non si raggiunge l'immunità di gregge e non si riesce a realizzare il desiderio di porre fine al virus, vaccinare i gruppi ad alto rischio ridurrà notevolmente il numero di ricoveri ospedalieri e di decessi causati dal COVID-19. Ciò significa che, anche se il nuovo coronavirus non dovesse scomparire a breve, è probabile che la sua pericolosità venga notevolmente ridotta.

Come afferma Stefan Flasche, epidemiologo dei vaccini presso la London School of Hygiene & Tropical Medicine: "Possiamo anche riportare la vita alla normalità riducendo i tassi di malattie gravi e di mortalità".

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

Riferimenti

[1] Randolph HE, Barreiro LB. Immunità di gregge: comprendere il COVID-19. Immunità. Italiano: 2020;52(5):737-741. doi: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] Percorso verso l’immunità di gregge. https://covid19-projections.com/path-to-herd-immunity/

[4] I vaccini COVID possono fermare la trasmissione? Gli scienziati si sfidano per trovare le risposte. https://www.nature.com/articles/d41586-021-00450-z

[5] Il coronavirus è qui per restare: ecco cosa significa. 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] Informazioni sul prodotto fornite da US Vaccine. CENTRO PER LA PREVENZIONE E IL CONTROLLO DELLE MALATTIE.

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] Buss LF, Prete CA Jr, Abrahim CMM, et al. Tasso di attacco di tre quarti del SARS-CoV-2 nell'Amazzonia brasiliana durante un'epidemia in gran parte non mitigata. Scienza. Italiano: 2021;371(6526):288-292. doi:10.1126/science.abe9728

[9] Pfizer e BioNTech confermano un'elevata efficacia e nessuna seria preoccupazione per la sicurezza fino a sei mesi dopo la seconda dose nell'analisi aggiornata di un importante studio sul vaccino COVID-19 | pfpfizeruscom

[10] I risultati del vaccino contro il COVID sono in arrivo e le preoccupazioni degli scienziati stanno crescendo. https://www.nature.com/articles/d41586-020-02706-6