新冠病毒將長期存在——這意味著什麼

一項《自然》雜誌的調查顯示,許多科學家預計導致 COVID-19 的病毒將成為地方性流行病,但隨著時間的推移,其危險性可能會降低

Children maintain social distancing measures as the play in the playground at the Harris Academy's Shortland's school on June 04, 2020 in London, England.

孩子們在英格蘭倫敦哈里斯學院肖特蘭學校的操場上玩耍時保持社交距離,拍攝於 2020 年 6 月 4 日。地方性流行病毒通常在兒童時期首次接觸。

在過去一年的大部分時間裡,西澳大利亞州的生活一直沒有新冠病毒。朋友們聚集在酒吧;人們親吻和擁抱他們的親戚;孩子們去學校不用量體溫或戴口罩。該州之所以能維持這種令人羨慕的局面,僅僅是因為對旅行施加了嚴格的限制並實施了封鎖——今年年初,在一家隔離遊客的酒店的一名保安病毒檢測呈陽性後,一些地區進入了突擊封鎖狀態。但西澳大利亞州的經驗讓人得以一窺沒有 SARS-CoV-2 冠狀病毒的生活。如果其他地區在疫苗的幫助下,也以類似的“清零”策略為目標,那麼世界有可能擺脫這種病毒嗎?

這是一個美好的夢想,但大多數科學家認為這是不可能的。一月份,《自然》雜誌向 100 多位免疫學家、傳染病研究人員和病毒學家詢問了冠狀病毒是否可以被根除。近 90% 的受訪者認為冠狀病毒將成為地方性流行病——這意味著它將在未來幾年繼續在全球人口的某些區域傳播(見“地方性流行的未來”)。


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明尼阿波利斯明尼蘇達大學的流行病學家邁克爾·奧斯特霍爾姆說:“現在想把這種病毒從世界上根除,就像試圖計劃建造一條通往月球的墊腳石小路一樣。這是不現實的。”

但未能根除該病毒並不意味著死亡、疾病或社會隔離將繼續以迄今為止所見的規模持續下去。未來將很大程度上取決於人們透過感染或疫苗接種獲得的免疫型別以及病毒的進化方式。流感和導致普通感冒的四種人類冠狀病毒也是地方性流行病:但年度疫苗和獲得性免疫的結合意味著社會可以容忍它們帶來的季節性死亡和疾病,而無需封鎖、口罩和社交距離。

超過三分之一的《自然》雜誌調查的受訪者認為,將 SARS-CoV-2 從某些地區清除是可能的,而它會在其他地區繼續傳播。在“清零”地區,將持續存在疾病爆發的風險,但如果大多數人都接種了疫苗,就可以透過群體免疫迅速撲滅。“我猜想新冠病毒將從某些國家被清除,但會持續存在(也可能是季節性的)從疫苗覆蓋率和公共衛生措施不夠好的地方重新引入的風險,”英國牛津大學的流行病學家克里斯托弗·戴伊說。

華盛頓州西雅圖喬治城大學的病毒學家安吉拉·拉斯穆森說:“病毒成為地方性流行病是可能的,但它將採取的模式很難預測。”這將決定 SARS-CoV-2 在未來 5 年、10 年甚至 50 年的社會成本(見“冠狀病毒:長期存在?”)。

兒童期病毒

五年後,當托兒中心打電話給家長,告訴他們孩子流鼻涕和發燒時,COVID-19 大流行病可能看起來已是很遙遠的記憶。但有可能在 2020 年一年就造成超過 150 萬人死亡的病毒將是罪魁禍首。

這是科學家們對 SARS-CoV-2 預見的一種情景。病毒會持續存在,但一旦人們對它產生一定的免疫力——無論是透過自然感染還是疫苗接種——他們就不會出現嚴重的症狀。佐治亞州亞特蘭大埃默裡大學的傳染病研究員珍妮·拉文說,這種病毒將成為兒童早期首次遇到的敵人,它通常只會引起輕微感染或根本不引起感染。

科學家們認為這是可能的,因為這就是四種地方性流行的冠狀病毒(稱為 OC43、229E、NL63 和 HKU1)的行為方式。至少其中三種病毒可能已經在人類群體中傳播了數百年;其中兩種病毒約佔呼吸道感染的 15%。拉文和她的同事使用先前研究的資料,建立了一個模型,該模型顯示大多數兒童在 6 歲之前首次感染這些病毒並對其產生免疫力。拉文說,這種防禦能力消退得很快,因此不足以完全阻止再次感染,但似乎可以保護成年人免受疾病侵擾。即使在兒童中,首次感染也相對輕微。

到目前為止,尚不清楚對 SARS-CoV-2 的免疫力是否會以相同的方式發揮作用。一項針對 COVID-19 患者的大型研究表明,他們的中和抗體水平(有助於阻止再次感染)在約六到八個月後開始下降。但他們的身體也會產生記憶 B 細胞,如果出現新的感染,記憶 B 細胞可以製造抗體,並且T 細胞可以消除病毒感染的細胞,加利福尼亞州拉霍亞免疫學研究所的免疫學家丹妮拉·魏斯科普夫說,她是該研究的合著者。這種免疫記憶是否可以阻止病毒再次感染還有待確定——儘管已經記錄了再次感染的病例,並且新的病毒變異可能會使再次感染更有可能發生,但它們仍然被認為是罕見的。

魏斯科普夫和她的同事仍在跟蹤 COVID-19 感染者的免疫記憶,以觀察它是否會持續存在。她說,如果大多數人透過自然感染或疫苗接種對病毒產生終身免疫力,那麼該病毒不太可能成為地方性流行病。但免疫力可能會在一年或兩年後減弱——並且已經有跡象表明該病毒會進化以逃避免疫。《自然》雜誌調查中超過一半的科學家認為,免疫力減弱將是病毒成為地方性流行病的主要驅動因素之一。

由於該病毒已在全球範圍內傳播,因此似乎可以將其歸類為地方性流行病。但由於全球範圍內的感染人數持續增加,並且仍有許多人易感,因此科學家們在技術上仍將其歸類為大流行階段。拉文說,在地方性流行階段,感染人數在各年之間變得相對穩定,允許偶爾爆發。

拉文說,要達到這種穩定狀態可能需要幾年或幾十年,這取決於人群產生免疫力的速度。讓病毒不受控制地傳播將是達到這一點的最快方法——但這將導致數百萬人死亡。她說:“這條道路有一些巨大的代價。”最可接受的途徑是透過疫苗接種。

疫苗和群體免疫

已經開始分發 COVID-19 疫苗的國家很快就會看到重症疾病的減少。但這需要更長的時間才能看到疫苗在多大程度上可以有效地減少傳播。臨床試驗的資料表明,預防症狀性感染的疫苗也可能阻止人傳播病毒。

如果疫苗確實阻止了傳播——並且如果它們對新型病毒變異仍然有效——那麼在足夠多的人接種疫苗的地區,就有可能消除該病毒,從而保護那些未接種疫苗的人,從而有助於群體免疫。倫敦帝國理工學院的亞歷山德拉·霍根和她的同事開發的一個模型表明,一種在阻止傳播方面有效率達到 90% 的疫苗將需要覆蓋至少 55% 的人口才能實現暫時的群體免疫,只要一些社交距離措施(例如口罩和許多人居家辦公)仍然到位以控制傳播。(如果取消所有社交距離措施,疫苗將需要覆蓋幾乎 67% 的人口才能提供群體免疫。)但如果由於新的變異而傳播速度增加,或者疫苗在阻止傳播方面的有效性低於 90%,則疫苗覆蓋率將需要更高才能減緩傳播。

即使在許多國家為 55% 的人口接種疫苗也將具有挑戰性。紐約市哥倫比亞大學的傳染病研究員傑弗裡·沙曼說:“如果世界上的部分地區沒有接種疫苗,病毒將繼續存在。”

戴伊說,即使病毒在許多地區仍然是地方性流行病,當重症感染減少到衛生服務部門可以應對的水平,並且當高比例的易患重症疾病的人接種了疫苗時,全球旅行可能會恢復。

類似於流感?

1918 年的流感大流行奪走了 5000 多萬人的生命,是衡量所有其他大流行病的標尺。它是由一種稱為甲型流感病毒的病毒引發的,該病毒起源於鳥類。此後幾乎所有甲型流感病例以及隨後的所有流感大流行都是由 1918 年病毒的後代引起的。這些後代在全球範圍內傳播,每年感染數百萬人。當人群對病毒沒有免疫力時,就會發生流感大流行;當大流行病毒變成季節性病毒時,大部分人口對它都有一定的免疫力。季節性流感在全球範圍內仍然造成重大損失,每年奪走大約 65 萬人的生命。

西雅圖弗雷德·哈欽森癌症研究中心的進化生物學家傑西·布盧姆認為,冠狀病毒可能會遵循類似的路徑。他說:“我確實認為 SARS-CoV-2 將成為一個不太嚴重的問題,並且會像流感一樣。”沙曼和其他人表示,該病毒也可能像流感一樣,形成每年冬季爆發的季節性模式。

流感似乎比 SARS-CoV-2 進化得更快,使其能夠偷偷溜過免疫系統的防禦。這個特點是流感疫苗每年都需要重新配製的原因;SARS-CoV-2 可能不需要這樣做。

儘管如此,冠狀病毒可能能夠躲避免疫系統透過感染獲得的免疫力,甚至可能勝過疫苗。實驗室研究已經表明,COVID-19 患者血液中的中和抗體識別首次在南非發現的病毒變異體(稱為 501Y.V2)的能力不如識別大流行早期傳播的變異體。這可能是因為病毒的刺突蛋白髮生了突變,而疫苗正是以刺突蛋白為靶點。試驗結果表明,某些疫苗對 501Y.V2 的有效性可能不如對其他變異體,並且一些疫苗製造商正在探索重新設計其產品

拉文說,儘管如此,免疫系統還是有很多絕招,可以對病毒的許多特徵做出反應,而不僅僅是刺突蛋白。“病毒可能需要經歷很多突變才能使疫苗失效,”她說。初步試驗結果也表明,疫苗可以保護感染 501Y.V2 的人免受重症疾病的侵害,拉斯穆森說。

自然》雜誌調查中超過 70% 的研究人員認為,免疫逃逸將是病毒持續傳播的另一個驅動因素(見“驅動因素”)。這對於人類冠狀病毒來說並非首次。在一項尚未經過同行評審的研究中,布盧姆和他的同事表明,地方性流行的冠狀病毒 229E 已經進化,因此感染 1980 年代後期和 1990 年代早期傳播的病毒變異體的人的血液中的中和抗體對最近的變異體不太有效。人們在一生中會再次感染 229E,布盧姆懷疑,可能更難阻止已經進化到逃避先前免疫力的變異體。但科學家們不知道這些再次感染是否與更嚴重的症狀有關。“我預計,多年以後,SARS-CoV-2 的累積突變將更徹底地侵蝕中和抗體免疫力,就像我們對 CoV-229E 所看到的那樣,儘管我不能確定這兩種冠狀病毒之間的速度將如何比較,”布盧姆說。

布盧姆認為,SARS-CoV-2 疫苗可能需要更新,可能每年更新一次。但即使如此,來自過去疫苗接種或感染的免疫力也可能會減輕重症疾病,他說。拉文指出,即使人們再次感染,這可能也沒什麼大不了的。對於地方性流行的冠狀病毒,頻繁的再次感染似乎可以增強對相關變異體的免疫力,並且通常人們只會經歷輕微的症狀,她說。但沙曼說,疫苗有可能無法阻止某些人發展為重症症狀,在這種情況下,該病毒將繼續成為社會的重大負擔。

類似麻疹的病毒

如果 SARS-CoV-2 疫苗可以終身阻止感染和傳播,那麼該病毒可能會變得類似於麻疹。沙曼說:“[與其他情景相比] 這可能不太可能,但仍然有可能。”

憑藉高效的麻疹疫苗——兩劑疫苗,一個人就可以終身受到保護——麻疹病毒已在世界許多地區被消除。在 1963 年開發出疫苗之前,嚴重流行的麻疹每年造成約 260 萬人死亡,其中大部分是兒童。與流感疫苗不同,麻疹疫苗從未需要更新,因為該病毒尚未進化出逃避免疫系統的方式。

麻疹在免疫接種不足的世界部分地區仍然是地方性流行病。2018 年,全球範圍內的死灰復燃導致超過 14 萬人死亡。如果人們拒絕接種疫苗,SARS-CoV-2 可能會出現類似的情況。一項針對 1600 多名美國公民的調查發現,超過四分之一的人肯定或可能拒絕接種 COVID-19 疫苗,即使疫苗是免費且被認為是安全的(參見go.nature.com/3a9b44s)。拉斯穆森說:“我們在多大程度上成功地解決了這些擔憂將決定有多少人接種疫苗以及有多少人仍然易感。”

動物宿主

SARS-CoV-2 的未來還將取決於它是否在野生動物種群中建立自身。一些得到控制的疾病持續存在,是因為昆蟲等動物宿主為病原體溢回人體提供了機會。這些疾病包括黃熱病、埃博拉病毒和基孔肯雅病毒。

SARS-CoV-2 可能起源於蝙蝠,但它可能是透過中間宿主傳播給人類的。該病毒很容易感染許多動物,包括貓、兔子和倉鼠。它在水貂中尤其具有傳染性,丹麥和荷蘭水貂養殖場的大規模爆發導致了大規模的動物撲殺。病毒也在水貂和人之間傳播。奧斯特霍爾姆說,如果它在野生動物種群中建立起來並可能溢回人體,將很難控制。“在人類歷史上,當人畜共患病如此重要或在傳播中發揮作用時,沒有任何疾病從地球表面消失,”他說。

SARS-CoV-2 可能成為地方性流行病毒的路徑難以預測,但社會確實可以對其進行一定程度的控制。在未來一兩年內,各國可以利用控制措施來減少傳播,直到足夠多的人接種疫苗以實現群體免疫或大幅降低感染的嚴重程度。奧斯特霍爾姆說,這將顯著減少死亡和重症疾病。但如果各國放棄減少傳播的策略,讓病毒不受控制地肆虐,那麼“大流行最黑暗的日子還在後頭”,他說。

本文經許可轉載,並於 2021 年 2 月 16 日首次發表

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