集団免疫閾値

集団免疫閾値とは、病原体の伝播が増加するのではなく減少するために、集団内で免疫を持つ必要がある割合のことです。この閾値を超えると、感染者一人あたりが平均して一人未満の他者に病原体を伝播するため、伝播の連鎖は途絶え、感受性のある個人でさえ間接的な保護を受けます。

Definition

集団免疫閾値とは、均一に混合する集団において、実効再生産数が1に低下するために免疫を持つ必要がある集団の最小割合であり、慣習的に基本再生産数の逆数を1から引いた値（1 - 1/R0）として表現されます。

Scope

この項目では、閾値の定義、基本再生産数からの導出、密接に関連する臨界予防接種率、および単純な公式の仮定と限界について説明します。これは、特定のプログラムに適用される目標としてではなく、感染症疫学における方法論的および概念的なトピックとして閾値を扱います。

Core questions

• 伝播が減少するために、集団のどのくらいの割合が免疫を持つ必要がありますか？
• 閾値は病原体の基本再生産数にどのように依存しますか？
• 臨界予防接種率が集団免疫閾値を超えるのはなぜですか？
• 単純な公式のどの仮定が、現実の不均一な集団では成り立ちませんか？

Key concepts

• 基本再生産数 (R0)
• 実効再生産数
• 臨界予防接種率
• 間接的保護
• 均一混合仮定
• 異質性とクラスター化
• 不完全なワクチン調整

Key theories

基本再生産数からの閾値

均一に混合する集団の1 - 1/R0に等しい割合が免疫を持つと、実効再生産数は1に低下し、伝播は維持できなくなります。R0が高いほど、必要な免疫割合は高くなります。

Mechanisms

個人がランダムに混合する単純なモデルでは、感染あたりの二次感染者の平均数が1を超えると、流行は拡大します。集団の一部を免疫化することで、各症例が感染させることができる感受性接触者の数が減少します。免疫を持つ割合が1 - 1/R0に達すると、実効再生産数は1になり、伝播は転換点に達します。それを超えると、伝播は減少します。ワクチンは不完全であるため、この免疫割合に達するために必要な接種率（臨界予防接種率）は、閾値をワクチンの有効性で割った値であり、したがって閾値自体を超えます。単純な公式は、均一な混合と均一な免疫を仮定しています。実際の集団には、年齢構成、接触の異質性、感受性のクラスター化があり、集団全体の免疫が閾値を超えていても局所的なアウトブレイクが発生する可能性があります。

Clinical relevance

この閾値は、麻疹のような非常に伝播性の高い疾患の制御になぜ非常に高い接種率が必要なのか、また、全国的に高い免疫があっても、低い接種率の地域でアウトブレイクが持続する可能性がある理由を説明します。これは、アウトブレイクのリスクとプログラムの目標を解釈するための参照概念であり、集団の動態を記述するものであり、個人の予防接種の決定の根拠となるものではありません。

Epidemiology

推定される閾値は伝播性と比例します。麻疹のような基本再生産数の高い病原体は、一般的に約90パーセント以上の範囲で引用される免疫割合を必要としますが、伝播性の低い感染症はより低い閾値を意味します。R0自体は設定や集団構造によって異なるため、公表されている閾値は近似的であり、文脈に依存します。

History

十分な数の子供が感染すると麻疹の流行が収束するという観察は、20世紀初頭の研究に遡り、集団免疫という用語はその時期に疫学に導入されました。閾値と基本再生産数との定量的な関連性は、伝播動態の文献、特に1980年代のアンダーソンとメイによって形式化され、ファインのレビューは、この概念の歴史、理論、および実用的な注意点を統合しました。

Debates

単一の集団全体の閾値は意味があるのか？

実際の集団は不均一に混合し、免疫はクラスター化しているため、単純な1 - 1/R0の閾値は誤解を招く可能性があると批判者は主張します。予防接種が不十分なクラスターでは見かけ上の目標を下回ってアウトブレイクが発生する可能性があり、関連する閾値はサブグループや接触構造によって異なります。

Key figures

• Roy Anderson
• Robert May
• Paul Fine
• David Heymann

Seminal works

• anderson-may-1985
• fine-1993

Frequently asked questions

麻疹の集団免疫閾値が他の多くの疾患よりも高いのはなぜですか？

麻疹は非常に伝播性が高いため、その基本再生産数も高くなります。閾値はその数の逆数を1から引いたものであるため、伝播を中断するにはより高い再生産数にはより大きな免疫割合が必要となります。

必要な予防接種率が閾値自体よりも高くなることが多いのはなぜですか？

ワクチンは完全に防御的ではないため、接種を受けたすべての人が免疫を獲得するわけではありません。必要な接種率は、免疫割合の閾値をワクチンの有効性で割った値に等しく、そのため閾値よりも大きくなります。