Июнь 2021 года. Мир уже полтора года находится в режиме пандемии. Вирус продолжает распространяться с медленной скоростью; периодические блокировки-это новая норма. Одобренная вакцина обеспечивает защиту в течение шести месяцев, но международные сделки замедлили ее распространение. По оценкам, 250 миллионов человек во всем мире были инфицированы, 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 как способ подготовиться и потенциально смягчить распространение и воздействие SARS - CoV-2, вируса, вызывающего COVID-19. Хотя их прогнозы и сроки варьируются, разработчики моделей сходятся во мнении о двух вещах: COVID-19 здесь навсегда, и будущее зависит от множества неизвестных, включая то, выработают ли люди стойкий иммунитет к вирусу, повлияет ли сезонность на его распространение и — возможно, самое главное — выбор, сделанный правительствами и отдельными лицами. - Многие места отпираются, а многие-нет. Мы на самом деле еще не знаем, что произойдет”,-говорит Розалинда Эгго, Моделист 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.
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?
Пандемия не разыгрывается одинаково с места на место. Такие страны, как Китай, Новая Зеландия и Руанда, достигли низкого уровня заболеваемости — после блокировки различной продолжительности — и ослабляют ограничения, наблюдая за вспышками. В других странах, например в Соединенных Штатах и Бразилии, случаи заболевания 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 2, 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.
Люди в масках сидят отдельно друг от друга для социального дистанцирования в кинотеатре в Ханчжоу, Китай
Кинематографисты в Ханчжоу, Китай, следуют новым нормам дистанцирования и ношения масок.Кредит: AFP / Getty
Но есть и обнадеживающие новости, поскольку локауты ослабевают. Ранние данные свидетельствуют о том, что личные поведенческие изменения, такие как мытье рук и ношение масок, сохраняются после строгой изоляции, помогая остановить поток инфекций. В июньском отчете 3 команда из Центра глобального анализа инфекционных заболеваний MRC при Имперском колледже Лондона обнаружила, что среди 53 стран, которые начинают открываться, не было такого большого всплеска инфекций, как прогнозировалось на основе более ранних данных. “Недооценивается, насколько сильно изменилось поведение людей с точки зрения масок, мытья рук и социального дистанцирования. Это совсем не то, что было раньше”,-говорит Самир Бхатт, эпидемиолог инфекционных заболеваний в Имперском колледже 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 социального дистанцирования каждые 80 дней может помочь предотвратить дальнейшие пики инфекции в течение следующих двухлет4. “Нам нужно будет 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 Юрикиле и его коллеги также исследовали компромисс между блокировкой и личной защитой. Они обнаружили, что если 70% населения Мексики привержены таким личным мерам, как мытье рук и ношение масок после добровольных блокировок, которые начались в конце марта, то вспышка болезни в стране снизится после достижения пика в конце мая или начале июня 5 Однако 1 июня правительство отменило запретительные меры, и вместо того, чтобы снижаться, было зафиксировано большое число еженедельных смертей в КОВИДЕ-19. Команда Веласко-Эрнандеса считает, что два государственных праздника действовали как события, вызывая высокий уровень инфекции прямо перед тем, как правительство отменило ограничения 6.
Воздушный снимок людей, собравшихся внутри нарисованных кругов на траве, поощряющих социальное дистанцирование в парке Сан-Франциско
Социальное дистанцирование может потребоваться периодически в течение многих лет для подавления пиков COVID-19.Фото: John Edelson/AFP/Getty
В регионах, где COVID-19, по-видимому, находится на спаде, исследователи говорят, что лучший подход-это тщательный надзор 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 огромное возрождение инфекций — если только увеличение объема авиаперевозок не приведет к значительному числу завезенных случаев.
Пандемия в кампусе: расскажите нам, как справляется ваше учебное заведение
Но сколько именно требуется отслеживания контактов и изоляции, чтобы эффективно сдержать вспышку? Анализ 7 рабочая группа Центра математического моделирования инфекционных заболеваний COVID-19 при ЛШТМ моделировала свежие вспышки различной контагиозности, начиная с 5, 20 или 40 интродуцированных случаев. Команда пришла к выводу, что отслеживание контактов должно быть быстрым и обширным — отслеживание 80% контактов в течение нескольких дней — чтобы контролировать вспышку. В настоящее время группа оценивает эффективность цифрового отслеживания контактов и то, как долго можно держать зараженных людей в карантине, говорит соавтор исследования Эгго. "Найти баланс между тем, что на самом деле является стратегией, которую люди будут терпеть, и какая стратегия будет сдерживать вспышку, действительно важно.”
Отслеживание 80% контактов может оказаться практически невозможным в регионах, все еще сталкивающихся с тысячами новых инфекций в неделю, и, что еще хуже, даже самые высокие показатели заболеваемости, вероятно, будут недооценены. А июньский препринт 1 команда Массачусетского технологического института (MIT) в Кембридже, анализирующая данные тестирования COVID-19 из 84 стран, предполагает, что глобальные инфекции были в 12 раз выше и смертность на 50% выше, чем официально сообщалось (см. "прогнозирование случаев заболевания и смерти"). “Есть гораздо больше случаев, чем показывают данные. Как следствие, существует более высокий риск инфицирования, чем люди могут полагать”,-говорит Джон Стерман, соавтор исследования и директор MIT System Dynamics Group.
График, показывающий, как официальные цифры по covid-19 инфекциям и смертям были значительно занижены в 86 странах.
Источник: данные из исх. 1, обновленные с учетом оценок авторов до 10 июля 2020 г.
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 более холодными во второй половине 2020 года, эксперты считают, 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 заражения SARS-CoV-2, а также потенциальный исход заболевания будут ухудшаться зимой”, - говорит Акико Ивасаки, имунобиолог из Йельской медицинской школы в Нью-Хейвене, штат Коннектикут. Данные свидетельствуют о том, что сухой зимний воздух улучшает устойчивость и передачу респираторных вирусов 8 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 капельным путем представляет больший риск, говорит Ричард Неер, вычислительный биолог из Базельского университета 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 9.
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 COVID-19
Остается неизвестным, может ли инфекция другими коронавирусами человека обеспечить какую-либо защиту от ОРВИ-ков-2. В эксперименте по культивированию клеток с участием SARS-CoV-2 и близкородственного SARS-CoV антитела из одного коронавируса могли связываться с другим коронавирусом, но не отключали и не нейтрализовывали его10.
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. Считается, что 55-80% населения должно иметь иммунитет, чтобы это произошло, в зависимости от страны 11.
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 12, выведенные из данных о соотношении инфекций и смертей и о том, сколько было смертей. В Соединенных Штатах, где было зарегистрировано более 150 000 случаев смерти от COVID-19, обследование тысяч образцов сыворотки, координируемое американскими Центрами по контролю и профилактике заболеваний, показало, что распространенность антител колебалась от 1% до 6,9%, в зависимости от местоположения 13.
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 ОРВИ-ков-2 до 2025 года будет в решающей степени зависеть от этой продолжительности иммунитета”, - написал Град, эпидемиолог Гарварда Марк Липсич и его коллеги в майской статье 14, изучающей возможные сценарии (см." Что произойдет дальше?").
График, показывающий, как иммунитет и роль сезонов могут повлиять на умеренные регионы в будущем.
Источник: Ref. 14
Исследователи пока мало что знают о том, как долго длится иммунитет к SARS-CoV-2. Одно исследование 15 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 аналогичной схеме с атипичной пневмонией, антитела могут сохраняться на высоком уровне в течение 5 месяцев с медленным снижением в течение 2-3 лет. Однако выработка антител-не единственная форма иммунной защиты; В-и Т-клетки памяти также защищают от будущих столкновений 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 и политики инфекционных заболеваний (CIDRAP) при 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 больно.” 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, — , и могут быть ежегодные вспышки, предполагает Гарвардская команда. Дополнительный 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 “Мы находимся в пандемии коронавируса, для которой у нас нет прецедентов.”
Все больше доказательств говорит о том, что коронавирус передается воздушно — капельным путем, но рекомендации по здоровью не догнали
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