集団免疫と地域社会の保護

集団免疫は、地域社会免疫または人口免疫とも呼ばれ、周囲の人口の十分に高い割合が伝染性病原体に対して免疫を持つ場合に、感受性の高い個人が得る間接的な保護を指します。免疫が広範囲に及ぶと、感染経路が途絶え、それ自体が保護されていない人々でさえ、病原体に曝露される可能性が低くなります。

Definition

集団免疫とは、人口の十分に大きな割合が免疫を持つことにより、病原体の実効的な伝播が抑制され、その結果、当該人口の感受性の高いメンバーにおける感染リスクが減少することです。

Scope

このトピックでは、集団免疫の個体群生物学的論理、すなわち、基本再生産数と免疫を持つ必要のある人口の割合との関係、直接的保護と間接的保護の区別、および閾値計算の前提と限界について扱います。これは概念的および疫学的な参照であり、プログラム目標設定のための指針ではありません。

Core questions

• 持続的な伝播を阻止するために、基本再生産数は人口のどのくらいの割合が免疫を持つ必要があるかをどのように決定するのか？
• ワクチン接種の直接的効果と間接的効果（集団効果）はどのように異なるのか？
• 不均一な混合や免疫の減衰といった現実世界の条件が、固定された閾値を複雑にするのはなぜか？

Key concepts

• 直接的保護と間接的保護
• 基本再生産数 (R0)
• 実効再生産数
• 臨界ワクチン接種率／集団免疫閾値
• 均一混合と不均一混合
• 免疫の減衰とブースティング

Key theories

臨界ワクチン接種閾値

均一な混合と生涯免疫という単純化された仮定の下では、免疫を持つ割合が基本再生産数の逆数の1から引いた値を超えると、持続的な伝播は停止します。したがって、伝播性の高い病原体は、より高い免疫を持つ割合を必要とします。

Mechanisms

各感染者は、病原体の伝染性と感受性の高い接触者の数に応じて、他の多くの人々に感染を伝播します。人口中に免疫を持つ個人が蓄積するにつれて、感受性の高い接触者の割合が減少し、実効再生産数が低下します。免疫を持つ割合が基本再生産数によって示される臨界閾値を超えると、各症例は平均して1未満の二次症例しか生み出さなくなり、伝播は維持できなくなります。閾値の推定は、均一な混合と持続的な免疫を前提としていますが、感受性の高い個人のクラスター化や免疫の減衰は、全体的な免疫が高いように見えても局所的なアウトブレイクを許容する可能性があります。

Clinical relevance

集団免疫は、免疫不全の個人など、ワクチン接種を受けられない人々を高い地域社会の接種率が保護できる理由や、サブグループにおける接種率の低下がアウトブレイクに先行する可能性がある理由を説明します。これは、個人のワクチン接種決定のための規則としてではなく、予防接種疫学の解釈を助けるための人口レベルの概念として提供されます。

Epidemiology

経験的に、いくつかのワクチンプログラムで間接的保護が観察されていますが、インフルエンザやSARS-CoV-2の経験は、可変的な有効性、免疫の減衰、および進化する伝播性が、持続的な人口免疫の達成と維持をいかに困難にするかを浮き彫りにしています。

Evidence & guidelines

再生産数と間接的保護に関する理論的およびレビュー文献がこのトピックの基礎となっています。間接的効果の証拠の強さは病原体によって異なり、単一の普遍的な数値としてではなく、疾患ごとに読むのが最適です。

History

集団免疫という用語は、20世紀初頭に動物およびヒト集団における疫病の発生と終息の観察から生まれ、後に疫病の再生産数の数学を通じて定量的な形を与えられました。COVID-19パンデミックを含む21世紀の疫病は、現実世界における集団免疫がいかに堅牢であるかについての再検討を促しました。

Debates

集団予防接種は、伝播性の高い呼吸器ウイルスに対して確実に集団免疫を作り出すことができるか？

高い再生産数を持つ病原体の場合、伝播に対するワクチンの不完全な有効性、免疫の減衰、および抗原の変化は、必要な免疫を持つ割合を達成可能な範囲を超えて押し上げ、安定した集団免疫の終着点を不確実にすることがあります。

Key figures

• Paul Fine
• Roy M. Anderson
• Michael Osterholm

Seminal works

• fine-2011
• anderson-2020

Frequently asked questions

再生産数が高いほど、集団免疫にはより高い接種率が必要ですか？

はい。病原体の伝播性が高いほど、持続的な伝播を中断するために必要な免疫を持つ割合は大きくなります。そのため、麻疹のような非常に伝染性の高い疾患には、非常に高い接種率が必要です。

平均接種率が高いように見えても、なぜアウトブレイクが発生することがあるのですか？

集団免疫の計算は、人々が均一に混合することを前提としています。ワクチン未接種の個人がクラスターを形成したり、免疫が減衰したりすると、全体的な平均が高いにもかかわらず、感受性の高い局所的なポケットがアウトブレイクを維持する可能性があります。