COVID-19 疫苗的推出終於來臨。他們希望群體免疫——一旦足夠比例的人口接種疫苗或感染後發生的對傳染病的保護——即將到來。但即使首批獲得美國食品和藥物管理局緊急使用授權的疫苗在預防 COVID-19 方面異常有效，資料尚未告訴我們它們是否會阻止導致該疾病的病毒 SARS-CoV-2 的傳播。
免疫接種是否可以防止接受者生病並且防止感染他人，這個問題並非當前疫情所獨有。麥克馬斯特大學病理學和分子醫學教授 道恩·鮑迪什 認為，這種所謂的完全免疫是消除天花的關鍵因素。
天花，或稱痘病毒，肆虐人類 population 數千年，在埃及法老拉美西斯五世的 3000 年曆史的木乃伊上發現的膿皰痕跡證明了這一點。 報告 表明，該病毒在公元一世紀已在全球傳播，並最終演變成一場持續數百年的大流行病。歷史學家認為，該疾病在 1900 年至 3 億多人之間造成了 3 億多人死亡，並在 1980 年被正式根除。“天花改變了世界歷史——改變了王室繼承和戰爭結果，影響了整個國家的命運，”世界衛生組織麻疹和風疹高階技術顧問 娜塔莎·克勞福特 說。
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對抗天花的鬥爭激發了早期的接種工作，並促成了英國醫生愛德華·詹納在 1796 年發明的抗天花的牛痘疫苗。“[天花] 疫苗接種產生了完全免疫，這意味著您不會攜帶任何病毒。您產生的抗體，您產生的反應，會完全清除您體內的病毒，”鮑迪什說。
儘管當今廣泛使用的許多疫苗（例如，針對麻疹的疫苗）產生了非常有效的完全免疫，但其他疫苗，例如乙型肝炎疫苗，則不然。對於這些疫苗，個體的免疫系統經過訓練可以預防疾病，但病原體可能會在該人的體內持續存在，從而可能使其感染他人。鮑迪什解釋說，缺乏完全免疫意味著病原體可以繼續在人群中傳播，在那裡它可能會導致未接種疫苗和弱勢群體生病，或者進化以逃避我們的免疫反應。
完全免疫可能是 COVID-19 疫苗製造商的崇高目標，但並非遏制疾病的必要條件。克勞福特認為，這種免疫概念本身就具有細微差別。“實際上，保護範圍最好被定義為疫苗接種在多大程度上阻止了野生型病毒或細菌的傳播，”她說。
輪狀病毒的案例——它會導致嚴重的嘔吐和水樣腹瀉，並且對嬰幼兒尤其危險——非常簡單明瞭。疫苗接種限制但不會阻止病原體的複製。因此，它不能預防輕度疾病。然而，透過減少感染者的病毒載量，它可以減少傳播，提供實質性的間接保護。根據疾病控制中心的說法，在美國 2006 年引入輪狀病毒疫苗後的 4 到 10 年內，該疾病的陽性檢測數量下降了74% 到 90%。
透過疫苗介導控制傳染病的途徑並非總是如此直接。鮑迪什說，最終，疫苗接種是否以及在多大程度上阻止傳播取決於病原體本身、它感染的宿主或宿主以及兩者之間的相互作用。
例如，針對百日咳桿菌（引起百日咳或百日咳的主要細菌）的疫苗在預防疾病方面做得很好，但並不能完全清除病原體。相反，當百日咳桿菌在上呼吸道複製時，疫苗誘導的抗體透過自然選擇施加壓力，以淘汰疾病基因被開啟的細菌。由於這些相同的基因負責微生物中被抗體靶向的部分，因此關閉這些基因的細菌可以逃避免疫反應並潛伏在上呼吸道中，鮑迪什解釋說。當免疫系統幼稚的人（例如嬰兒）感染病原體時，這就會成為一個問題。在沒有抗體的情況下，百日咳桿菌的致病基因再次被啟用，導致疾病。儘管如此，1940 年代百日咳疫苗的引入使美國的年度病例數從 100,000 多例減少到 1965 年的 10,000 例以下。在 1980 年代，隨著父母越來越拒絕為孩子接種疫苗，病例開始緩慢回升。今天，人們重新關注透過為孕婦和新媽媽接種疫苗來降低接觸風險並使嬰兒獲得抗體的機會。
阻止脊髓灰質炎傳播的努力為停止流行病的複雜性提供了額外的見解。對抗脊髓灰質炎病毒的兩種主要類別的疫苗接種賦予了不同型別的免疫力。滅活脊髓灰質炎疫苗 (IPV) 可防止全身感染和隨之而來的癱瘓，但不能阻止病毒在腸道中的複製，因此它對未接種疫苗的個體沒有間接保護作用。口服脊髓灰質炎疫苗 (OPV) 產生區域性腸道免疫力，防止感染並防止疾病和傳播。然而，由於 OPV 使用的是減毒活脊髓灰質炎病毒，因此在免疫接種不足的人群中，在極少數情況下，減毒病毒會發生變異、傳播並再次引起疾病。全球根除脊髓灰質炎倡議和世界衛生組織根據當地情況推薦不同的疫苗接種策略。在野生脊髓灰質炎仍然存在的地方，OPV 是減緩傳播的關鍵。在野生病毒已被根除的地區，IPV 可以保護人群。由於廣泛的免疫接種計劃，美國自 1979 年以來一直沒有脊髓灰質炎，並且該疾病即將被全球根除。
在 2020 年 10 月號的《美國預防醫學雜誌》上發表的一篇論文中，研究人員建模了具有不同型別保護作用的 COVID-19 疫苗可能意味著什麼。他們發現，如果疫苗可以保護 80% 的免疫接種者，並且 75% 的人口接種了疫苗，那麼它可以在很大程度上結束疫情，而無需其他措施，例如保持社交距離。“否則，您將無法依靠疫苗使我們恢復‘正常’，”該論文的合著者、紐約市立大學公共衛生與衛生政策研究生院教授 李布魯斯·Y 說。也就是說，如果疫苗僅能預防疾病或減少病毒脫落而不是消除病毒，則可能仍有必要採取額外的公共衛生措施。即便如此，李強調，廣泛使用的非完全免疫疫苗仍然可以減輕醫療保健系統的負擔並挽救生命。
流感可能為未來的發展方向提供最佳藍圖。最常見的流感疫苗——滅活病毒——不是“真正完全免疫的，因為它不會在呼吸道中產生區域性免疫反應，”克勞福特說。再加上低免疫接種率（通常不足 50% 的成年人）和流感病毒感染並在多種物種之間傳播的能力，使其不斷發生變化，使我們的免疫系統難以識別。儘管如此，根據年份的不同，流感疫苗已被證明可以降低老年人的住院率估計為 40%，所有成年人的重症監護病房入院率高達 82%。
關於季節性冠狀病毒的研究表明，SARS-CoV-2 也可能以類似的方式進化以逃避我們的免疫系統和疫苗接種工作，儘管速度可能會較慢。關於症狀、病毒載量和傳染性之間關係的資料仍然不一。但充分的先例表明，即使疫苗不能提供完全的完全免疫，疫苗也能推動傳染病的成功控制。“麻疹、白喉、百日咳、脊髓灰質炎、乙型肝炎——這些都是易發生流行病的疾病，”克勞福特說。“它們表明，我們不需要在降低傳播率方面達到 100% 的有效性，或者 100% 的覆蓋率或 100% 的抗疾病有效性才能戰勝傳染病。”