科普抗疫 | 疫情热词“群体免疫”的解读及思考 -中国科普网

2020年3月11日，世界卫生组织WHO宣布新型冠状病毒为全球性大流行传染病。截止3月18日11时，全球已有163个国家或地区发现确诊病例，累计确诊超过19万人。3月初，英国首相鲍里斯·约翰逊推出英国抗击疫情的计划，包括控制（Contain）、延迟（Delay）、科研（Research）和缓和（Mitigate）。

3月12日，英国首相宣布英国疫情进入下一阶段—延迟。3月13日，英国政府首席科学顾问帕特里克·瓦兰斯（Sir Patrick Vallance）在接受媒体采访时提及“群体免疫”，即当大约60%的英国人口感染新冠病毒时，将形成群体免疫力，对此引发了大量的争议。那么“群体免疫”究竟是什么意思，它又有什么样的理论基础和实际意义？

什么是群体免疫？

群体免疫（herd immunity）指人群或牲畜群体对传染的抵抗力。这一概念最早于1923年由W. W. C. Topley and G. S. Wilson在他们的书《The spread of bacterial infection: the problem of herd immunity（细菌感染的传播：畜群免疫的问题）》中提出。当人群中有足够数量的人口对某种病原体具有免疫力，就可以降低患病者和易感人群之间有效接触的可能性，从而获得群体免疫力[1]。换言之，群体免疫就是通过个体免疫在人群水平上阻断病原的传播，从而使得其它没有免疫力的个体因此受到保护而不被传染。在这种情况下，病毒就不能够继续传染下去，随着最初那个被感染的人的死亡或痊愈，病毒也就自然消亡。

图1 群体免疫可有效限制病毒的扩散

图2: 传染病在接种疫苗和不接种疫苗的人群中传播模式示意图 [2]*黄色的点代表传染源，绿色的点代表接种过疫苗的个体，红色点代表易感个体

1933年，伊利诺伊州芝加哥市卫生官员Arthur W. Hedrich博士观察到，在1900-1930年间，当68％的儿童感染了麻疹病毒，马萨诸塞州波士顿的麻疹暴发可以受到抑制 [3]。由图3看出，在1964年麻疹疫苗合法化以及80年代后期实行第二次接种后，病例被控制在低水平。

图3 美国1944-2007年麻疹病例（千）

如何实现群体免疫？

群体免疫基于个体免疫，个体免疫是指机体免疫系统识别自身与异己物质，并通过免疫应答排除抗原物质（如病毒、病菌等），以维持机体健康的一种生理功能。对于某种病毒，个体获得长期免疫的方式主要有两种：人工主动获得和自然被动获得。人工主动获得是指通过注射疫苗，刺激机体主动产生特异性免疫力。自然被动获得是指人体感染病毒后痊愈，对这种病毒产生了抗体和特异性细胞，从而获得免疫。因此，群体免疫力通常通过接种疫苗（如天花疫苗）或者人群已经普遍接触/感染过这种病毒（如流感）而获得。

通过概念解读，“群体免疫”理论上存在可行空间，为什么在应对新型冠状病毒上会遭到人们的抵制呢？

新型冠状病毒与群体免疫

群体免疫后可能的结果

由于疫苗诞生所需时间较长，截至目前此次的新冠病毒还未能通过疫苗来实现群体免疫。那么如果采用自然感染的方式，一般需要多少比例的人感染后痊愈才能达到群体免疫的效果呢？根据病毒的基本传染数（R0），我们可以估算出这个比例。如下图所示：

图4 各传染病的R0数值及群体免疫门槛值 [4]

根据相关研究，约60-70%的人具有该病毒的特异性免疫力才能用群体免疫来控制它的流行。然而，感染病毒的人有两种结果—痊愈和死亡，而且目前还不明确痊愈者一定不携带病毒且没有传染性，这意味着若要获得免疫的人达到60-70%则被感染的人数需要更多。我国新冠肺炎流行病学特这分析，此次新冠肺炎约导致15%的重症患者及2%的病死率[5-6]。

需要说明的是，上述推测基于中国的已有数据，这些数据的背后是中国举全国之力的全面隔离和医疗资源的集中调配。若任之自然感染，缺失有效医疗资源和隔离措施的干预，可能会造成更多的死亡。

按照英国政府的“群体免疫”或是“缓疫策略”，英国将付出什么样的代价？2020 年 3 月 16 日，帝国理工学院针发表论文《Impact of non-pharmaceutical interventions (NPIs) to reduce COVID19 mortality and healthcare demand（非药物干预对降低 COVID19 死亡率和医疗保健需求的影响）》[7]，论文通过流行病学建模模拟疫情走向，预估英国如果不采取任何措施将会有51万人死亡（图5）；如果将缓疫措施最大化，也会有25万英国人死亡。

图5 英国和美国3/20-10/20每100，000人每天死亡人数

该文还预估了不同措施所导致的ICU病床负荷状态，如图6所示。

图6 不同措施所导致的ICU病床负荷状态*黑线代表什么都不做，绿线代表关闭学校和大学，橙线代表病例隔离，黄线代表病例隔离和居家隔离，蓝线代表病例隔离，居家隔离和70岁以上人群保持社交距离。

对全世界可能造成威胁

这种让人自然感染的方式，会造成病毒的大面积蔓延，在全球已进入“地球村”的时代，只会造成更大的死亡。假定，病毒在某国家自然扩散，大部分人获得免疫力，而通过隔离措施应对疫情的其他国家的绝大多数人却因未被感染而对病毒缺乏免疫力，这将会形成“免疫落差”。一旦经济重新运转，放开交通控制，容易再次造成大流行甚至更严重的后果。16世纪初，大部分欧洲成年人已对天花病毒免疫，而后数百名欧洲殖民者进入美洲并传入了天花病毒，造成300万从未接触过该病毒的印第安人丧生。

病毒的潜在变异风险

面对群体免疫，若病毒发生基因突变，蛋白的序列和结构发生改变，使得原本有免疫力的人识别不了这些改变了的病毒，那么群体免疫也就无效了。病毒分为两种—DNA病毒和RNA病毒，DNA病毒较稳定不易发生变异，而RNA病毒不稳定容易发生突变。此次的新型冠状病毒是RNA病毒，存在潜在的高变异风险，针对该病毒的群体免疫是否能形成尚未可知。

总结

综上，“群体免疫”只有在接种疫苗的前提下主动获得才能安全实现，通过让人群自然感染实现群体免疫不可取亦不可行。

面对疫情，中国政府将人民的生命健康安危置于最高位，科学部署，采取了最积极果断的措施，为全球“抗疫”提供了宝贵的成功经验。事实上，英国在实际行动上，也并未采取被动“群体免疫”措施。

在帝国理工大学发表论文后，目前英国已经实施了新的抗疫措施，政府建议市民尽量避免出席大型集会，前往饭店和酒吧等场所，减少人际接触，居家上班，高风险人群居家隔离12周等。英格兰公共卫生局(Public Health England)网站上也公布了对《大众和易感群体的社会隔离的指导文件》等各类权威的指南 [8]。

3月16日帝国理工大学全球传染病分析中心模型项目负责人尼尔·弗格森（Neil Ferguson）说， “我们现在要压制病毒，确保英国只有一小部分人受到感染。”弗格森指出，新的策略能够将英国本来预估的死亡病例从约260000降低至“几万甚至几千”，但要达到效果必须持续几个月”。截止至3月18日，英国新冠感染总人数达到1950，其中英格兰1557例，共有60例死亡 [9]。

图7 2020/3/18 GMT英国COVID总人数 (数据来源于Public Health England官网)

深刻认识、尊重规律、全球携手共同努力才是遏制新冠病毒的不断扩散蔓延的真正“王道”。

此作品由科技部引进国外智力管理司推荐

参考文献

[1]SMITH D R. Herd Immunity [J]. The Veterinary clinics of North America Food animal practice, 2019, 35(3): 593-604.

[2] 英国群体免疫理论听起来好，但做起来难

https://xw.qq.com/cmsid/20200315A0BG3R00

[3] P. E. M. Fine, “Herd Immunity: History, Theory, Practice,” Epidemiol. Rev., 1993.

[4] “群体免疫”抗疫靠谱吗？？？

https://www.sohu.com/a/380531738_120564928

[5]ZHANG S, DIAO M, YU W, et al. Estimation of the reproductive number of novel coronavirus (COVID-19) and the probable outbreak size on the Diamond Princess cruise ship: A data-driven analysis [J]. International journal of infectious diseases : IJID : official publication of the International Society for Infectious Diseases, 2020, 93(201-4.

[6] https://www.who.int/docs/default-source/coronaviruse/who-china-joint-mission-on-covid-19-final-report.pdf

[7] 帝国理工报告：“群体免疫”或致51万英国人死亡

http://news.mydrivers.com/1/678/678582.htm

[8] COVID-19: guidance on social distancing and for vulnerable people

https://www.gov.uk/government/publications/covid-19-guidance-on-social-distancing-and-for-vulnerable-people

[9] Total UK cases COVID-19 Cases Update

https://www.arcgis.com/apps/opsdashboard/index.html#/f94c3c90da5b4e9f9a0b19484dd4bb14