群體免疫的迷思

撰文:馬學綸 (大學通識教育部項目經理(科學教育)[生命科學x通識教育:科學傳播的提昇])

 

新冠肺炎疫情突如其來,讓香港人不得已上了一課又一課「防疫速成班」:「冠狀病毒」、「潛伏期」、「核酸測試」等詞彙,一時人人都掛在嘴邊。疫情發展到這個階段,大眾開始關注何時出現有效疫苗、誰應該先打疫苗等問題,其中一個比較常被誤解的字眼是「群體免疫」(Herd Immunity)。

「群體免疫」,或稱「群體保護」(Herd Protection),是傳染病學和公共衛生研究的常用術語,是指就一種病原體,先讓一個群體中的大部份人得到免疫,減少病原體在群體中的流傳,從而減少沒有免疫的人接觸到病原體並致病的機會。在1920年代,已有科學家在研究讓人類食物中毒的細菌時,留意到圈養在實驗室的老鼠中,如果有一定部份對某種細菌免疫,養在一起的其他老鼠因這種細菌所引致的死亡率也會降低。【1】這使科學家對疾病防治的眼光由個體對病原體的免疫力投到群體的整體免疫力上。在現代醫學中,群體免疫多以接種疫苗來達成,通過讓大部份人接種疫苗,讓未能接種,或接種後未能受保護的小部份人得到保護。這些人包括太過年長或年幼,即使接種了疫苗也產生不了足夠抗體的人,也包括一些對疫苗成份會產生過敏反應的人。【2】

疫苗 (網上圖片)

 

由疫苗帶來的群體免疫

以肺炎鏈球菌為例,美國在2000年開始引入了七價肺炎鏈球菌結合疫苗(PCV7),加入全國性兒童疫苗注射計劃,根據一項2011年發表的追蹤研究,由2000年至2006年,在2歲以下和65歲或以上的年齡組別(均沒有注射疫苗),因肺炎鏈球菌入院和死亡的個案比引入疫苗前有明顯下降,兩個年齡組別分別減少54%和47%。【3】 然而,疫苗覆蓋率與群體免疫的關係並不是單向的。

肺炎鏈球菌可分為超過90個血清型(細菌表面的抗原稍有不同),每款疫苗只能針對部份血清型(七價疫苗針對疫苗推出時七個最常見的血清型),當一款疫苗讓群體對這些血清型產生免疫,不被包括的血清型會填補它們的「空缺」,繼續寄居在人體(Carriage)或引發疾病,所以藥廠會接連推出能包括更多血清型的疫苗,之後又輪到其他非疫苗血清型「上位」,這種「互動」到現在還在進行中(現在香港用的是十三價結合疫苗和二十三價多醣體疫苗)。【4】 由於一般非疫苗血清型引起的疾病病情相對較輕,對醫療系統的負擔也較低,先針對部份血清型使群體免疫仍是可行的。【2】

肺炎鏈球菌(網上圖片)

 

至於要讓群體中多少人接種疫苗才能產生有效的群體保護,每種病原體和每款疫苗的組合都會不同。一般來說,傳染性高的病原體需要較高的疫苗覆蓋率,例如麻疹病毒的傳染性很高,需要維持高達九成的覆蓋率;又如白喉、小兒麻痺症等的傳染性比麻疹稍低,亦需要維持八成以上的覆蓋率。【5】至於季節性流行性感冒,傳染性相對更低,但情況比較複雜,由於每年要隨著流行的病毒株改變而重新接種疫苗,即每年都會有不同的病毒株與疫苗的組合,要產生有效群體保護的疫苗覆蓋率很受疫苗的功效,以及使用的疫苗能否對應真正流行的病毒株所影響,而在八成上下。【6】

 

維持群體免疫的關鍵

不過,即使通過有效疫苗達到了群體免疫,這保護也不是一勞永逸的。其中一個著名例子是麻疹,麻疹由麻疹病毒引起,傳染性極高,一般患者為兒童,是種可致命的疾病。如果孕婦染上麻疹,有可能導致早產、流產,或胎兒有先天缺憾等狀況。現行應對麻疹的疫苗是麻疹、流行性腮腺炎及德國麻疹(MMR)混合疫苗,香港的兒童免疫接種計劃亦包括此疫苗。【7】

MMR疫苗起初於1988年在歐洲開始應用,以應對當時出現的疫情。在之後的十年間,疫苗在英國的覆蓋率保持著超過九成,期後出現了疫苗會令兒童患上自閉症的謠言【8】,使覆蓋率由1997—1998年度的91%下降至2003—2004年度的80%。【2】在英國單是麻疹的實驗室確診個案就由2001年的少於100宗上升至2008年的過千宗,即使疫苗接種率在2008—2009年度回升至85%,疫情亦要到2014年才有所緩和。【9】 所以,需要有持續的高疫苗覆蓋率,才能維持持續的群體保護。

MMR疫苗(網上圖片)

 

人類以外的群體免疫

要達到群體免疫的效果,疫苗不一定只是用在人類身上,對於主要天然宿主不是人類的病原體,讓一定比例的非人類群體接種疫苗,也能顯著減少人類接觸病原體的機會。以狂犬病為例,狂犬病病毒主要是在野生動物間傳播,如浣熊、狐狸、蝙蝠等,以放養形式飼養的寵物,如貓和狗,有機會從野生動物身上染上病毒,再把病毒傳到接觸牠們的人身上。【10】

蝙蝠(網上圖片)

根據世界衛生組織(WHO)的資料,全球各大洲(除了南極洲)都有狂犬病個案,每年能取上萬人的性命,其中約99%是由狗傳人的個案。【11】WHO亦設定了目標,只要口服狂犬病疫苗在流浪狗中的覆蓋率能達到70%,就能有效保護流浪狗群體,以及有機會接觸到牠們的家犬和人類。【12】另一方面,美國在1990年引進了給野生動物接種的口服狂犬病疫苗,美國農業部在1995年開始與政府及大學合作推行狂犬病管理計劃,至今成功消滅了48個洲中土狼傳狗的個案,阻斷了由土狼傳狗再傳人的傳播鏈。【10】

 

新冠肺炎的群體免疫

至於坊間流傳的「新冠肺炎派對」,在完全不做衛生防護下舉行大型社交活動,以圖讓參加者感染新冠病毒以「獲得」抗體【13】,甚至是整個國家不作防禦措施,讓市民「自由」傳播病毒,以圖使多人感染及達到群體免疫【14】,這些都是不可行的。

讓大部份人染上新冠肺炎,代表同時會有病人出現併發症及死亡,如果這情況發生在香港,到現在為止新冠肺炎的死亡率約2%計算【15】,在八百萬人口中會有十六萬人死亡。若這死亡人數及其他眾多併發症患者在短時間,如數月內出現,不只醫療系統,整個社會都會崩潰。失控的狀況發展下去,死亡人數將多於2%這個醫療系統還撐得住時的數字。

現在人類對新冠肺炎所知仍然有限,還未有疫苗完成所有臨床測試可以正式推出,病毒也一直在演變,要到科學家找到最有效的病毒株與疫苗組合,才能估算出達到群體免疫所需的覆蓋率,如果新冠肺炎成為了風土病,這將會是場漫長的戰爭。

在眾多未知中散播更多未知實屬不智,唯依靠嚴謹科學乃生存之道。

 

參考資料:

  1. W. C. Topley and G. S. Wilson The Spread of Bacterial Infection. The Problem of Herd-Immunity. Hyg (Lond). 1923 May; 21(3): 243-249.
  1. Harunor Rashid, Gulam Khandaker, Robert Booy. Vaccination and herd immunity: what more do we know? Curr Opin Infect Dis. 2012 Jun;25(3):243-9.
  2. Lone Simonsen, Robert J Taylor, Yinong Young-Xu, Michael Haber, Larissa May, Keith P Klugman. Impact of pneumococcal conjugate vaccination of infants on pneumonia and influenza hospitalization and mortality in all age groups in the United States. mBio 2011 Jan 25;2(1):e00309-10.
  3. Centre for Health Protection. Scientific Committee on Vaccine Preventable Diseases. Recommendations on the Use of 13-valent Pneumococcal Conjugate Vaccine in Childhood Immunisation Programme. https://www.chp.gov.hk/files/pdf/recommendations_on_the_use_of_13valent_pneumococcal_conjugate_vaccine_in_cip_r.pdf
  4. Centers for Disease Control and Prevention. History and Epidemiology of Global Smallpox Eradication. https://stacks.cdc.gov/view/cdc/27929/cdc_27929_DS1.pdf
  5. Pedro Plans-Rubió. The vaccination coverage required to establish herd immunity against influenza viruses. Prev Med 2012 Jul;55(1):72-7.
  6. Centre for Health Protection. Measles. https://www.chp.gov.hk/en/healthtopics/content/24/31.html (Retrieved on 2020/10/10)
  7. Julie Leask, Robert Booy and Peter B McIntyre. MMR, Wakefield and The Lancet: what can we learn? Med J Aust 2010; 193 (1).
  8. Public Health England. Research and analysis. Confirmed cases of measles, mumps and rubella in England and Wales: 1996 to 2019. Updated 5 October 2020. https://www.gov.uk/government/publications/measles-confirmed-cases/confirmed-cases-of-measles-mumps-and-rubella-in-england-and-wales-2012-to-2013 (Retrieved on 2020/10/10)
  9. United States Department of Agriculture. Animal and Plant Health Inspection Service. Oral Rabies Vaccination. Last Modified: Jul 27, 2020. https://www.aphis.usda.gov/aphis/ourfocus/wildlifedamage/programs/nrmp/ct_orv_vaccination (Retrieved on 2020/10/10)
  10. World Health Organization. 21 April 2020. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/rabies (Retrieved on 2020/10/10)
  11. World Health Organization. Veterinary Vaccines. https://www.who.int/rabies/veterinary_vaccines/en/ (Retrieved on 2020/10/10)
  1. Coronavirus Party. https://en.wikipedia.org/wiki/Coronavirus_party (Retrieved on 2020/10/10)
  2. Sophie Gallagher, Sabrina Barr. Wednesday 23 September 2020 07:30. Coronavirus: What is Herd Immunity and could it work in the UK? https://www.independent.co.uk/life-style/health-and-families/herd-immunity-meaning-coronavirus-definition-covid-vaccine-boris-johnson-b550748.html (Retrieved on 2020/10/10)
  3. https://www.coronatracker.com/country/hong-kong/ (Retrieved on 2020/10/10)

 

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