Как пандемия может проявиться в 2021 году и далее
Этот коронавирус здесь надолго — вот что предсказывают ученые на ближайшие месяцы и годы.
Меган Скуделлари
Июнь 2021 года. Мир уже полтора года находится в режиме пандемии. Вирус продолжает распространяться с медленным ожогом; прерывистые блокировки - это новая норма. Одобренная вакцина обеспечивает защиту в течение шести месяцев, но международные сделки замедлили ее распространение. По оценкам, 250 миллионов человек были инфицированы во всем мире, а 1,75 миллиона умерли.
Сценарии, подобные этому, представляют себе, как может разыграться пандемия COVID-19. Во всем мире эпидемиологи строят краткосрочные и долгосрочные прогнозы в качестве способа подготовки и потенциального смягчения последствий распространения и воздействия SARS - CoV-2, вируса, вызывающего COVID-19. Хотя их прогнозы и временные рамки различаются, разработчики моделей сходятся в двух вещах: КОВИД-19 остается здесь, и будущее зависит от множества неизвестных, в том числе от того, выработают ли люди устойчивый иммунитет к вирусу, повлияет ли сезонность на его распространение и — возможно, самое главное — от выбора, сделанного правительствами и отдельными людьми. - Многие места открываются, а многие нет. На самом деле мы еще не знаем, что произойдет”,-говорит Розалинда Эгго, специалист по моделированию инфекционных заболеваний в Лондонской школе гигиены и тропической медицины (LSHTM).
“Будущее будет во многом зависеть от того, насколько возобновится социальное смешение и какую профилактику мы будем проводить”, - говорит Джозеф Ву, специалист по моделированию заболеваний из Гонконгского университета. Недавние модели и данные успешных блокировок показывают, что поведенческие изменения могут уменьшить распространение COVID-19, если большинство, но не обязательно все, люди подчинятся.
Два десятилетия пандемических военных игр не смогли объяснить Дональда Трампа
На прошлой неделе число подтвержденных случаев заражения COVID-19 во всем мире превысило 15 миллионов, а около 650 000 человек умерли. По словам Йонатана града, эпидемиолога из Гарвардской Школы общественного здравоохранения имени Т. Х. Чана в Бостоне, штат Массачусетс, запреты ослабевают во многих странах, что заставляет некоторых людей предполагать, что пандемия заканчивается. - Но это не так. Нам предстоит долгий путь.”
Если иммунитет к этому вирусу длится менее года, например, подобно другим человеческим коронавирусам, находящимся в обращении, то ежегодные всплески инфекций COVID-19 могут наблюдаться вплоть до 2025 года и далее. Здесь природа исследует то, что наука говорит о грядущих месяцах и годах.
Что произойдет в ближайшем будущем?
Эта пандемия не распространяется одинаковым образом из одного места в другое. Такие страны, как Китай, Новая Зеландия и Руанда, достигли низкого уровня заболеваемости — после блокировок различной продолжительности — и ослабляют ограничения, наблюдая за вспышками. В других странах, таких как Соединенные Штаты и Бразилия, случаи быстро растут после того, как правительства быстро сняли блокировки или никогда не активировали их по всей стране.
Последняя группа очень беспокоит моделистов. В Южной Африке, которая в настоящее время занимает пятое место в мире по общему числу случаев заболевания COVID-19, консорциум разработчиков моделей оценивает , что страна может ожидать пика в августе или сентябре с примерно одним миллионом активных случаев и суммарно до 13 миллионов симптоматических случаев к началу ноября. Что касается ресурсов больниц, то “мы уже нарушаем потенциал в некоторых областях, поэтому я думаю, что наш наилучший сценарий не является хорошим”,-говорит Джульет Пуллиам, директор южноафриканского Центра эпидемиологического моделирования и анализа при Университете Стелленбоса.
Но есть и обнадеживающие новости, поскольку блокировки ослабевают. Ранние данные свидетельствуют о том, что личные поведенческие изменения, такие как мытье рук и ношение масок, сохраняются за пределами строгого запрета, помогая остановить волну инфекций. В июньском отчете команда из Центра глобального анализа инфекционных заболеваний MRC в Имперском колледже Лондона обнаружила, что среди 53 стран, начинающих открываться, не было такого большого всплеска инфекций, как прогнозировалось на основе более ранних данных. “Недооценивается, насколько изменилось поведение людей с точки зрения масок, мытья рук и социального дистанцирования. Это совсем не то, что было раньше”,-говорит Самир Бхатт, эпидемиолог-инфекционист из Имперского колледжа Лондона и соавтор исследования.
Исследователи из вирусных горячих точек изучали, насколько полезно такое поведение. В Университете Анхемби Морумби в Сан-Паулу, Бразилия, вычислительный биолог Осмар Пинто Нето и его коллеги провели более 250 000 математических моделей стратегий социального дистанцирования, описанных как постоянные, прерывистые или "уходящие вниз" -с поэтапным снижением ограничений — наряду с поведенческими вмешательствами, такими как ношение масок и мытье рук.
Профиль убийцы: сложная биология, питающая пандемию коронавируса
Команда пришла к выводу, что если 50-65% людей проявляют осторожность на публике, то отказ от мер социальной дистанции каждые 80 дней может помочь предотвратить дальнейшие пики инфекции в течение следующих двух лет . “Нам нужно изменить культуру того, как мы взаимодействуем с другими людьми”, - говорит Нето. В целом, это хорошая новость, что даже без тестирования или вакцины поведение может существенно повлиять на передачу болезни, добавляет он.
Специалист по моделированию инфекционных заболеваний Хорхе Веласко-Эрнандес из Национального автономного университета Мексики в Юрикилье и его коллеги также исследовали компромисс между блокировкой и личной защитой. Они обнаружили, что если 70% населения Мексики возьмут на себя личные меры, такие как мытье рук и ношение масок после добровольных блокировок, которые начались в конце марта, то вспышка болезни в стране снизится после пика в конце мая или начале июня. Однако 1 июня правительство отменило запретительные меры, и вместо того, чтобы снизиться, большое число еженедельных смертей КОВИДА-19-возросло. Команда Веласко-Эрнандеса считает, что два государственных праздника действовали как суперпопулярные события, вызывая высокий уровень инфекции прямо перед тем, как правительство сняло ограничения6 .
В регионах, где COVID-19, по-видимому, находится на спаде, исследователи говорят, что лучшим подходом является тщательное наблюдение путем тестирования и изоляции новых случаев заболевания и отслеживания их контактов. Такова, например, ситуация в Гонконге. “Мы экспериментируем, делаем наблюдения и медленно приспосабливаемся”, - говорит Ву. Он ожидает, что эта стратегия предотвратит огромный всплеск инфекций — если только увеличение воздушного движения не приведет к значительному числу завезенных случаев.
Пандемия на кампусе: расскажите, как ваше учебное заведение справляется
Но в какой именно степени отслеживание контактов и изоляция необходимы для эффективного сдерживания вспышки болезни? Анализ7 центром математического моделирования инфекционных заболеваний COVID-19 рабочая группа при ЛШТМ смоделировала новые вспышки различной контагиозности, начиная с 5, 20 или 40 введенных случаев. Группа пришла к выводу, что отслеживание контактов должно быть быстрым и обширным — отслеживание 80% контактов в течение нескольких дней — чтобы контролировать вспышку болезни. В настоящее время группа оценивает эффективность цифрового отслеживания контактов и то, как долго можно держать подвергшихся воздействию людей в карантине, говорит соавтор Eggo. “Найти баланс между тем, что на самом деле является стратегией, которую люди будут терпеть, и тем, какая стратегия будет сдерживать вспышку, действительно важно.”
Отслеживание 80% контактов может оказаться практически невозможным в регионах, все еще сталкивающихся с тысячами новых случаев заражения в неделю, и, что еще хуже, даже самые высокие показатели заболеваемости, скорее всего, будут занижены. Препринт от 1 июня команда Массачусетского технологического института (MIT) в Кембридже, анализирующая данные тестирования COVID-19 из 84 стран, предполагает, что глобальные инфекции были в 12 раз выше, а смертность на 50% выше, чем официально сообщалось (см. "прогнозирование случаев заболевания и смертей"). - Таких случаев гораздо больше, чем показывают данные. Как следствие, существует более высокий риск заражения, чем люди могут себе представить”,-говорит Джон Стерман, соавтор исследования и директор группы системной динамики Массачусетского технологического института.
На данный момент усилия по смягчению последствий, такие как социальное дистанцирование, должны продолжаться как можно дольше, чтобы предотвратить вторую крупную вспышку, говорит Бхатт. “То есть до зимних месяцев, когда все снова становится немного опаснее.”
Что будет, когда похолодает?
Теперь ясно, что лето не останавливает вирус равномерно, но теплая погода может облегчить его содержание в умеренных регионах. В районах, которые станут холоднее во второй половине 2020 года, эксперты полагают, что, скорее всего, произойдет увеличение передачи инфекции.
Многие респираторные вирусы человека-грипп, другие коронавирусы человека и респираторно-синцитиальный вирус (РСВ) — следуют сезонным колебаниям, которые приводят к зимним вспышкам, поэтому вполне вероятно, что SARS-CoV-2 последует их примеру. “Я ожидаю, что уровень инфекции SARS-CoV-2, а также потенциально исход заболевания будут хуже зимой", - говорит Акико Ивасаки, иммунобиолог из Йельской медицинской школы в Нью-Хейвене, штат Коннектикут. Данные свидетельствуют о том, что сухой зимний воздух улучшает устойчивость и передачу респираторных вирусов а иммунная защита дыхательных путей может быть нарушена при вдыхании сухого воздуха , добавляет она.
Кроме того, в более холодную погоду люди с большей вероятностью остаются в помещении, где передача вируса через капельки является большим риском, говорит Ричард Нер, компьютерный биолог из Университета Базеля в Швейцарии. Моделирование группой нехера показывает, что сезонные колебания, вероятно, повлияют на распространение вируса и могут сделать сдерживание в Северном полушарии этой зимой более трудным .
В будущем вспышки ОРВИ-2 могут поступать волнами каждую зиму. Риск для взрослых, которые уже имели COVID-19, может быть уменьшен, как и при гриппе, но это будет зависеть от того, насколько быстро иммунитет к этому коронавирусу изнашивается, говорит Нер. Более того, сочетание COVID-19, гриппа и RSV осенью и зимой может быть сложным, говорит Веласко-Эрнандес, который создает модель того, как такие вирусы могут взаимодействовать.
Специальный доклад: моделирование, определяющее реакцию мира на КОВИД-19
Остается неизвестным, может ли инфекция другими человеческими коронавирусами обеспечить какую-либо защиту от SARS-CoV-2. В эксперименте на клеточной культуре с участием SARS-CoV-2 и близкородственного SARS-CoV антитела одного коронавируса могли связываться с другим коронавирусом, но не отключали и не нейтрализовали его .
Чтобы положить конец пандемии, вирус должен быть либо уничтожен во всем мире — что, по мнению большинства ученых, практически невозможно из-за того, насколько широко он распространился, — либо люди должны создать достаточный иммунитет с помощью инфекций или вакцины. Подсчитано, что для этого иммунитет должен быть у 55-80% населения, в зависимости от страны .
К сожалению, ранние опросы показывают, что нам предстоит пройти долгий путь. Оценки, полученные в результате тестирования на антитела, которые показывают, был ли кто — то подвергнут воздействию вируса и сделал антитела против него, указывают на то, что только небольшая часть людей была инфицирована, и моделирование болезней подтверждает это. Исследование 11 европейских стран подсчитало, что уровень заражения составил 3-4% до 4 мая , выведенный из данных о соотношении инфекций и смертей,а также о том, сколько смертей было. В Соединенных Штатах, где было зарегистрировано более 150 000 случаев смерти от COVID-19, обследование тысяч образцов сыворотки крови, координируемое американскими Центрами по контролю и профилактике заболеваний, показало, что распространенность антител колебалась от 1% до 6,9%, в зависимости от местоположения .
Что произойдет в 2021 году и далее?
Течение пандемии в следующем году будет в значительной степени зависеть от поступления вакцины и от того, как долго иммунная система будет оставаться защитной после вакцинации или выздоровления от инфекции. Многие вакцины обеспечивают защиту на протяжении десятилетий — например, от кори или полиомиелита, — в то время как другие, включая коклюш и грипп, со временем изнашиваются. Точно так же некоторые вирусные инфекции вызывают стойкий иммунитет, другие-более преходящую реакцию. “Общая заболеваемость SARS-CoV-2 до 2025 года будет в решающей степени зависеть от этой продолжительности иммунитета”, - написал Град, Гарвардский эпидемиолог Марк Липсич и его коллеги в майской статье , исследующей возможные сценарии (см.
Исследователи пока мало что знают о том, как долго длится иммунитет к SARS-CoV-2. Одно исследование выздоравливающих пациентов показало, что нейтрализующие антитела сохраняются в течение 40 дней после начала инфекции; несколько других исследований предполагают, что уровень антител снижается через недели или месяцы. Если COVID-19 следует той же схеме, что и атипичная пневмония, антитела могут сохраняться на высоком уровне в течение 5 месяцев с медленным снижением в течение 2-3 лет. Тем не менее, выработка антител-не единственная форма иммунной защиты; В-и Т-клетки памяти также защищают от будущих встреч с вирусом, и до сих пор мало что известно об их роли в инфекции SARS-CoV-2 . Для получения четкого ответа на вопрос об иммунитете исследователям необходимо будет следить за большим количеством людей в течение длительного времени, говорит Майкл Остерхольм, директор Центра исследований инфекционных заболеваний и политики (CIDRAP) в Университете Миннесоты, Миннеаполис. “Нам просто придется подождать.”
Если инфекции будут продолжать быстро расти без вакцины или стойкого иммунитета, “мы увидим регулярную, обширную циркуляцию вируса”, - говорит Град. В этом случае вирус станет эндемичным, говорит Пуллиам. - Это было бы очень болезненно.” И это вполне возможно: малярия, болезнь, которую можно предотвратить и вылечить, ежегодно убивает более 400 000 человек. “Эти наихудшие сценарии происходят во многих странах с предотвратимыми болезнями, которые уже приводят к огромным человеческим жертвам”,-говорит Бхатт.
Если вирус индуцирует кратковременный иммунитет-подобно двум другим человеческим коронавирусам, OC43 и HKU1, для которых иммунитет длится около 40 недель, — то люди могут стать реинфицированными, и могут быть ежегодные вспышки, предполагает Гарвардская команда. Дополнительный доклад CIDRAP 17 основываясь на тенденциях восьми глобальных пандемий гриппа, указывает на значительную активность COVID-19, по крайней мере, в течение следующих 18-24 месяцев, либо в виде серии постепенно уменьшающихся пиков и впадин, либо в виде “медленного ожога” продолжающейся передачи без четкой волновой картины. Тем не менее эти сценарии остаются только догадками, потому что эта пандемия до сих пор не следовала схеме пандемического гриппа, говорит Остерхольм. “Мы находимся в пандемии коронавируса, для которой у нас нет прецедентов.”
Все больше доказательств говорит о том, что коронавирус передается воздушно-капельным путем — но медицинские рекомендации не догнали его
Другая возможность заключается в том, что иммунитет к SARS-CoV-2 является постоянным. В этом случае, даже без вакцины, вполне возможно, что после всемирной вспышки вирус может сгореть и исчезнуть к 2021 году. Однако если иммунитет умеренный, длящийся около двух лет, то может показаться, что вирус исчез, но он может вернуться обратно уже в 2024 году, выяснила Гарвардская команда.
Однако этот прогноз не учитывает разработку эффективных вакцин. Маловероятно, что никогда не будет вакцины, учитывая огромное количество усилий и денег, вливаемых в эту область, и тот факт, что некоторые кандидаты уже тестируются на людях, говорит Веласко-Эрнандес. Всемирная Организация Здравоохранения перечисляет 26 вакцин COVID-19, которые в настоящее время проходят испытания на людях, причем 12 из них находятся на этапе II испытаний и шесть-на этапе III. Даже вакцина, обеспечивающая неполную защиту, помогла бы снизить тяжесть заболевания и предотвратить госпитализацию, говорит Ву. Тем не менее, потребуются месяцы, чтобы сделать и распространить успешную вакцину.
КОВИД-19 не будет одинаково влиять на мир. Регионы с более старым населением могут увидеть непропорционально больше случаев заболевания на более поздних стадиях эпидемии, говорит Эгго; математическая модель ее команды, опубликованная 18 июня и основанная на данных из шести стран, предполагает, что восприимчивость к инфекции у детей и людей в возрасте до 20 лет примерно вдвое меньше, чем у пожилых людей.
Есть одна общая черта, которая объединяет все страны, города и общины, затронутые пандемией. “Мы так много еще не знаем об этом вирусе”, - говорит Пуллиам. “Пока у нас нет более точных данных, мы просто будем испытывать большую неопределенность.”