疫苗问答:疫苗接种率和病毒的新突变

随着COVID-19疫苗接种工作的继续，似乎有很多关于新突变的新闻报道导致该疾病的SARS-CoV-2病毒。这引发了许多新问题。疫苗能保护我们抵御COVID-19多久?突变意味着什么?突变和疫苗之间有什么关系吗?

为了了解更多，我们采访了马特Koci他是一位病毒学家和免疫学家，主要研究鸟类的宿主-微生物相互作用。Koci是北卡罗莱纳州家禽科学系的教授。

一个明确的结论是什么?如果你能接种COVID-19疫苗，你应该接种。

这篇文章是一系列的问答北卡罗来纳州的专家就从安全性、生产到如何分发疫苗等一系列问题回答了有关疫苗的问题。

文摘:我看过一些新闻报道，有些人似乎两次感染了COVID-19，这表明——至少对一些人来说——对病毒的免疫力不会持续很长时间。我们知道接种疫苗后免疫力能维持多久吗?我们要怎么理解呢?我猜参与疫苗临床试验的人都被跟踪了，但是其他接种疫苗的人呢?

马特·Koci:我不知道。在某一时刻，我的印象是，他们将追踪在EUA(美国食品和药物管理局紧急使用授权)下接种疫苗的人，而不仅仅是参与临床试验的人。但该计划的推出是如此混乱，各州之间的差异如此之大，我认为这些计划将不再可行。但这并不意味着我们没有数据。

知道免疫能持续多久，知道免疫反应的哪些方面在提供保护方面最有效，这些都是至关重要的事情。我们需要知道这一点，才能知道如何最好地使用疫苗和控制COVID-19的持续传播。我们需要知道这一点，这样我们才能知道我们是否需要季节性、每年或根本不需要加强注射。我们需要了解这一点，以帮助了解如果COVID-19疫苗继续变异，如何以最佳方式制造下一代疫苗。了解这一点也将有助于我们进一步了解如何为其他疾病制造疫苗。所以，很多人都想知道这些问题的答案。我确信，全国(以及世界各地)的病毒学家、免疫学家和医生将从各种群体中收集样本，以确保我们了解疫苗接种后的免疫持续时间。

助教:导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒变异的速度有多快?

Koci:好消息是，虽然快速突变率通常是RNA病毒的标志，但冠状病毒是这一规则的例外。与其他RNA病毒相比，它们的变异非常缓慢。观察来自世界各地的所有SARS-CoV-2分离株的所有基因组序列，平均每个月在其基因组的3万个总核苷酸中只有两个核苷酸发生了变化。

另一个好消息是，仅仅因为基因组发生了一些变化并不意味着病毒真的在变化。这些变化不会影响病毒的传播方式，也不会影响其致命程度。事实上，有些突变可能会降低它的危险性。但令人担忧的是，我们看到的一些变化发生在刺突蛋白上。这是一种负责将病毒带入细胞的蛋白质，也是免疫系统产生抗体的主要目标。它也是疫苗传递给你的病毒的一部分，让你的免疫系统做好准备。刺突基因的变化可以导致病毒传播更快，或者如果你已经康复，或者已经接种过疫苗，病毒就会绕过你的免疫系统。

关于新变种的报道铺天盖地。这可能是因为世界各地的国家都增加了寻找新变体的数量，但这不是我们第一次看到新变体出现。感觉像是10年前，但直到2020年5月，才有一种名为D614G的变种，似乎比其他病毒株传播得更快，目前是世界上最常见的毒株。

然后，在12月，我们得知了被称为英国变体的变体，但在技术上被称为B.1.1.7(科学家们很擅长命名事物)。这种变异实际上在它的基因组中有23个变化。其中六种变化不会导致任何病毒蛋白质的变化。然而，其他的则有，其中8个导致了刺突蛋白的变化。其中一种刺突蛋白的变化，被称为N501Y，似乎使它比目前流行的主要病毒传播得更快、更有效。不过好消息是，这种病毒似乎并没有更致命，而且疫苗似乎仍能对抗这种病毒。

然而，在南非和巴西报道了更多令人不安的变异，它们在被称为E484K的刺突蛋白上发生了变化。这种变化会使你的免疫系统对疫苗(或以前的病毒株，如果你被感染并康复)产生的抗体效果降低。这并不意味着疫苗不起作用，你免疫系统中的t细胞部分可能仍然能够自己完成这项工作。但是，如果t细胞和b细胞能在战斗中同时发挥组合拳的作用，效果会好得多。更糟糕的是，来自南非的突变体也带有在英国的突变体中发现的N501Y突变体，这意味着它也可以传播得更快。

突变对我们有害的可能性有多大?

在这些变异的基础上，在加州有新的关于其他变异的报告，但这些都是新的，我不知道我们是否知道这些变异有什么不同的表现。

那么问题就来了:基因突变对我们有害的可能性有多大?我们不知道——但当我们对病毒施加选择压力时，“坏”突变使其进入种群的可能性就会增加。

这是怎么做到的呢?让我们以接种疫苗为例。接种疫苗会带来选择压力，因为能够帮助病毒避免被接种疫苗的免疫系统检测到的突变，将比没有这种突变的病毒更具优势。因此，含有这种突变的病毒更有可能繁殖并传播给其他人。然而，我想澄清的是，这并不是反对使用疫苗的理由。这就好比说:“小偷可能知道怎么开锁，所以没理由在我的门上装锁。”

这种问题不是疫苗引起的。相反，你可以把它想象成一场在病毒有机会变异之前让足够多的人产生免疫力的竞赛。每一个被感染的人都是病毒变异的又一个机会，增加了一种新的变异出现的机会，这种变异传播得更快，使人们病情更重，或者可以绕过免疫系统。这就是为什么人们戴口罩、洗手、保持社交距离并尽其所能减缓COVID-19的传播至关重要的原因之一。

这样想(见上图)。每个蓝点代表接种过疫苗的人。每个橙色点代表感染了SARS-CoV-2病毒的人。如果几乎每个人都有免疫力，只有少数人生病，那么只有少数人咳出病毒。考虑到缓慢的突变率，这些人中有人咳出一种病毒来破坏人群免疫力的几率很低。然而，如果你有相反的情况——许多感染者咳出病毒，只有少数人有免疫力——问题突变进入人群的几率就会更大。这就是为什么每个人保持社交距离和戴口罩非常重要，直到我们达到群体免疫。[编者按:群体免疫是指人群中有足够多的人对一种疾病具有免疫力，导致该疾病的病毒或细菌无法传播，从而为人群中其他没有免疫力的人提供保护。]

助教:我问突变是因为我们最后一次疫苗面谈你说你认为我们需要每天为0.5%到1%的人口接种疫苗。我想知道这个估计是怎么来的。

Koci:0.5% -1%的数字显然不是直接基于病毒的突变率，没有办法确切知道像这样的突变可能需要多长时间。我试图提出一个我认为可以实现的范围，表达一种真正的紧迫感，确保我们赶上并迅速超过感染COVID-19的人数，以尽快实现群体免疫*。对于群体免疫，我们不需要每个人都有免疫，但我们不知道具体需要什么。我极力主张尽可能多的去做。如果我们射偏了，就有麻烦了。如果我们为每个人射击，但没有击中，我们仍然应该远远高于最低的必要。所以，考虑到这一点，为了让事情变得简单，我以整个美国人口(3.31亿)为参考，根据需要可以缩小规模。

[*编者注:有强有力的证据表明，疫苗可预防COVID-19的严重症状，但我们尚不知道疫苗是否可防止无症状感染。这意味着接种了疫苗的人仍有可能将疾病传染给他人。无论你是否接种过疫苗，仍然鼓励戴口罩、保持社交距离和洗手。你可以在这里了解更多接种过疫苗的人仍有可能传播COVID-19。这是一个正在进行的研究领域，一旦有新信息，我们将与大家分享。

为什么我认为这是可以实现的当前位置1947年，天花又重新出现在曼哈顿。他们在大约一个月的时间里为纽约市大约600万人接种了疫苗。1947年，纽约市的人口约为780万。报告,他们在大约两周内给500万人接种了疫苗．这相当于每天5%的人口。(顺便说一句，我要注意这一点有一项参考对这些数字提出了异议并表明该比率接近1%)。天花有繁殖率，或称R₀*， 3 - 6之间，类似于没有COVID-19的情况3 Ws．这意味着，天花在COVID-19中的传播速度大致相同，所以成功遏制天花的接种率是遏制COVID-19的良好起点。[*编者注:生殖率是指单个病例感染病毒的平均人数。它被用来估计一种疾病在人群中传播的速度。

纽约天花的例子告诉我们，从后勤的角度来看，当我们意识到威胁并认真对待它时，我们可以建立系统，迅速为很多人接种疫苗。今天的问题是:我们是否有足够的疫苗供应来应对这些数字?

如果我们每天为美国人口的5%接种疫苗，那就意味着每天为1660万人接种疫苗。如果它只是一个小地区，你可以做到5%(如果真的是5%)。但当整个国家和世界其他地方都需要疫苗时，每个人都需要注射两针，5%可能是不现实的。

但每天1%是可能的。从后勤上来说，这与我们在北卡罗来纳州每天进行的COVID测试数量相差无几。在过去一个月左右的时间里，我们每天进行约7万次测试。这大约相当于北卡罗莱纳州每天人口的0.7%。检测的瓶颈是实验室的PCR工作，而不是对人体的取样。疫苗接种后15分钟的监测期带来了一些后勤方面的挑战，但我们没有理由不能至少进行与测试一样多的疫苗接种，再多一点(比如10.5万)，并称之为每天1%:只是重复的免停测试，但对疫苗来说。

我们需要有创意。建立尽可能多的人可以访问的集中式中心。

有些人会说，需要将mRNA疫苗保持在超低温状态，这将使我们无法为那么多人接种疫苗。他们会说测试中心不需要那些超冷的冰柜，所以这是不同的。我不同意。冷链当然会使事情复杂化，但它是可以解决的。另外，Ox/AZ疫苗有望很快获得批准。现在有1亿剂疫苗已经准备好在美国上市了。这种疫苗不需要冷藏，所以运输和储存更容易。在一个集中的计划下，你可以根据离冰柜和干冰的远近来分发疫苗。我们需要有创意。建立尽可能多的人可以访问的集中式中心。 Use voting precincts. Use Wal-Marts. Local high schools. Amazon purchased a bazillion freezers, they’ve partnered with cryogenic freight companies to optimize their delivery process; they’re ready to be part of the solution.

让我们这么说吧:疫苗不是洗衣粉，但亚马逊建立了一个系统，将我的订单与最近的配送中心匹配，以确保我的洗衣粉尽快送到我手上。我们为什么要白费力气呢?

紧迫感:人们显然厌倦了为减缓COVID的传播而必须做的事情。这意味着人们的警惕性降低，承担更多风险。我明白了。我也被COVID-19搞得筋疲力尽。我想见朋友和家人。但病例仍在增加。几乎没有迹象表明感染速度会放缓，直到我们跨过50%的感染门槛，病毒开始没有足够的人可以感染。所有这些猖獗的传播意味着我们有越来越多的人被感染。每一个都是病毒变异彩票中的一张票。现在我们开始进入一个时期，在这个时期，病毒将开始受到选择压力，来自于数量不多但不断增长的具有免疫力的群体。

在美国，确诊病例已超过2400万例，目前这一数字正以每天20万例的速度增长。大多数康复的人可能有一定的免疫力。有一小部分人，但人数在不断增加用单克隆抗体治疗COVID-19就像特朗普总统接受的治疗一样。人们仍在接受恢复期血浆治疗。我们有越来越多的人接种了疫苗。所有这些人，虽然在美国仍然是一个相对较小的比例，对刺突蛋白产生了免疫选择的压力，这意味着他们增加了疫苗变得不那么有效的可能性。

我要非常明确地说明:疫苗是必要的。

在实验室里，如果我想制造一种对抗体有抵抗力的病毒突变体，我就把高水平的病毒暴露在低水平的抗体中。而现在，这些似乎就是我们在人口层面上的状况。这是可怕的。如果你有相反的抗体组合，比病毒多10-100倍，突变体就很难出现了。需要明确的是，实验室里的培养皿和野外的人是不一样的，但基本原理是一样的。如果你能让每个人都有免疫力，比病毒在疫苗周围发生变异的速度还快，你就能阻止病毒的传播。这就是为什么没有疫苗就没有群体免疫的原因之一。

我想再一次明确地说明:疫苗是必要的。疫苗可以在决定哪种病毒突变最可能茁壮成长方面发挥作用，但病毒无论如何都会发生变异。我们越快让每个人都免疫，病毒变异的几率就越小。

无论如何，我们的想法是，如果我们能让1%的人口每天接种疫苗，那就能让每个人在大约130天内接种疫苗。假设一项积极的疫苗接种计划要到2月中旬左右才开始实施，我们估计要到6月或7月。如果每天的接种率是0.5%，那么大约230天，或者9 / 10月。这些是承诺给人们的日期范围。这些是我们需要争取的日期范围。如果到那时我们还没有接近完成，忘记人们继续做正确的事情。

有三家公司在生产疫苗，这将是紧张的，但我认为提供足够的疫苗，让每个人每天第一次注射1%是可行的。第二种可能是供应链不足的地方，但这并不意味着我们不应该争取它。在21天内接种接近1%的疫苗(当助推器开始到期时)，然后下降到每天0.5%，然后随着额外的疫苗被批准用于紧急用途，再回升到1%。

助教:世界其他地区需要多少接种率?

Koci:我不知道。我们无法知道病毒进化什么时候会产生一个“中奖”数字，让病毒变得更有问题，或者增强它对疫苗的免疫力。这就是为什么我称它为撒旦的彩票。但是接种疫苗需要的时间越长，我们对病毒施加的压力就越大，我们就越有可能看到具有耐药性的病毒株。理想情况下，一旦我们的计划在美国、欧盟和亚洲开始运作，我们的免疫已经达到了一些关键临界点(50-60%)，我们需要看到发达国家开始投入资源，试图消灭这种疾病，比如天花和脊髓灰质炎。我们要尽快开始工作。在世界其他地区每天为1%的人口接种疫苗几乎肯定是不可能的，但如果在整个非洲每天接种疫苗的人数低至100万，那将需要三年多的时间。

助教:美国应该进行多少基因检测来追踪突变?

Koci:简短的回答是:比我们现在做的多得多。截至去年12月，我们对0.3%的确诊病例进行了测序。我们在世界排名第43位。英国排在第8位，英国对其在人类身上发现的约7%的病毒进行了测序。我希望，我假设，我们现在的情况比0.3%好，但我不知道好多少。我们应该对阳性病例进行排序的百分比是多少?我不知道这个数字应该是多少。

作为一名科学家，我总是想要更多的数据，但由于每天都有这么多新的感染病例，很难从检测中拿走资源。尽管如此，我还是认为每天进行2-5%的测序是明智的。如果我们能储存额外的5-10%，以便以后在发现令人担忧的东西时进行测序，并需要更仔细地观察它到底有多少，那就太好了。但现在这么多箱子和冷冻空间都很贵我能理解为什么这是不可能的，但我们应该从去年2月和去年12月吸取教训，你发现的第一个病例是从来没有第一种情况。所以，当你发现一些东西的时候，它已经在那里了，特别是如果你不是真的很难开始寻找。