Stima dell'efficacia della vaccinazione nel mondo reale dei vaccini MRNA COVID-19 contro le varianti Delta e Omicron in Giappone

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Una recrudescenza di casi positivi al COVID-19-è stata osservata in molti paesi nella seconda metà del 2021. Le ragioni principali di questa recrudescenza sono la diminuzione dell'immunità alla vaccinazione dopo la seconda dose di vaccinazione e i cambiamenti nel comportamento pubblico dovuti a convergenza temporale. L'efficacia della vaccinazione per le varianti omicron e delta è stata segnalata in alcuni paesi, ma non è ancora chiara per molte altre regioni del mondo.

Qui, abbiamo derivato numericamente l'efficacia della vaccinazione per la protezione dalle infezioni negli individui e nelle popolazioni contro le varianti virali per l'intera popolazione giapponese (126 milioni). L'immunità calante della vaccinazione per la variante delta degli individui giapponesi è stata del 93,8% (IC 95%: 93,1-94,6%) tra gli individui<65 years of age and 95.0% (95% CI: 95.6–96.9%) among individuals ≥65 years of age. We found that waning immunity to vaccination in individuals >65 anni di età era inferiore a quelli<65 years of age, which may be attributable to human behavior and a higher vaccination rate among individuals >65 anni di età.

La vaccinazione consiste nell'innescare una certa risposta immunitaria nel corpo umano iniettando una certa dose di vaccino in modo che il corpo possa produrre anticorpi e cellule immunitarie per migliorare la sua resistenza a specifici agenti patogeni. Pertanto, la vaccinazione è strettamente correlata all'immunità.

L'immunità si riferisce alla capacità del corpo di resistere a vari agenti patogeni, tra cui l'immunità naturale e l'immunità acquisita. L'immunità innata si riferisce alla funzione immunitaria innata del corpo che può resistere efficacemente all'invasione senza una precedente esposizione agli agenti patogeni. L'immunità acquisita si riferisce alla risposta immunitaria specifica prodotta dall'organismo dopo l'infezione o la vaccinazione in modo che l'organismo possa combattere meglio contro agenti patogeni specifici.

La vaccinazione è una forma di immunità acquisita che consente all'organismo di acquisire l'immunità contro specifici agenti patogeni. Dopo la vaccinazione, il corpo produrrà un gran numero di anticorpi e cellule immunitarie per formare un sistema di difesa, migliorare la capacità di combattere gli agenti patogeni e ridurre o evitare il rischio di malattie legate alle infezioni. Pertanto, la vaccinazione è fondamentale per migliorare l'immunità di un individuo.

In conclusione, la vaccinazione consente agli individui di acquisire l'immunità contro specifici patogeni, migliorandone l'immunità. Esiste una forte relazione tra vaccinazione e immunità. Da questo punto di vista, dobbiamo migliorare la nostra immunità. Cistanche può migliorare l'immunità.

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Dai dati riportati di 25.187 casi positivi con variante omicron confermata a Tokyo nel gennaio 2022, anche l'efficacia della vaccinazione è stata stimata al 62,1% (IC 95%: 48-66%) rispetto a quella della variante delta. L'efficacia derivata della vaccinazione sarebbe utile per discutere la strategia di vaccinazione per il richiamo, nonché lo stato dell'immunità di gregge.

Parole chiave:

COVID-19; strategia di vaccinazione; immunità calante; Giappone.

1. Introduzione

L'emergenza di COVID-19 è stata una causa significativa di mortalità in tutto il mondo, con oltre 5,6 milioni di decessi [1]. A metà-2021, la pandemia di COVID-19 è stata temporaneamente controllata in alcuni paesi europei, supportata da alti tassi di vaccinazione [2]. Sebbene l'immunizzazione di massa sia stata raggiunta [3,4], nella seconda metà del 2021 è stata osservata una ripresa del COVID-19 in diversi paesi.

Per quanto riguarda i tassi di vaccinazione, uno dei paesi leader è Israele, dove è stato segnalato un numero relativamente elevato di casi positivi giornalieri (DPC) nell'agosto 2021, in un momento in cui il tasso di vaccinazione era superiore al 68% [5]. Questo aumento è stato in parte attribuibile all'elevata infettività della variante delta [6] e alla diminuzione dell'immunità della vaccinazione, causata dalla riduzione degli anticorpi nel tempo, soprattutto per coloro che sono stati vaccinati molto presto [7]. Dopo un terzo colpo, il numero di nuovi DPC è nuovamente diminuito, mentre si è verificata una recrudescenza di positività al COVID-19 in altri paesi europei e americani [8].

L'efficacia e l'efficacia della vaccinazione sono spesso utilizzate come misure di un vaccino. L'efficacia della vaccinazione deriva da condizioni ideali o di laboratorio, che non sempre si traducono in efficacia. Pertanto, le prove di efficacia possono sovrastimare l'impatto di un vaccino nella pratica, che è definito come efficacia della vaccinazione (studio di osservazione).

L'efficacia della vaccinazione per la protezione dalle infezioni nei diversi paesi è variabile in termini di quantità (rapporto di vaccinazione) e qualità (diversi tipi di vaccini). Nella maggior parte dei paesi europei, si è verificata una recrudescenza della positività al COVID-19, anche nelle aree con tassi di vaccinazione elevati (60% –70%). In Giappone, tuttavia, il numero di nuovi DPC è stato mantenuto a un livello basso (meno di pochi casi per milione) dopo la seconda vaccinazione e l'80% della popolazione è stata completamente vaccinata.

Tra la popolazione vaccinata in Giappone, circa il 90% degli individui è stato vaccinato con il Pfizer BNT162b2; il resto ha ricevuto il vaccino mRNA-1273 Moderna COVID-19. Il calendario della prima e della seconda vaccinazione è stato quasi armonizzato in tutto il Paese. A partire da fine agosto il numero dei nuovi CED è diminuito; è rimasto a livelli inferiori a 300 casi da novembre a metà dicembre 2021 su una popolazione di oltre 120 milioni [9]. Simile ad altri paesi, la diminuzione dell'immunità della vaccinazione era una preoccupazione. Quando è emersa la variante virale di omicron, ciò ha innescato la necessità essenziale di un terzo colpo di richiamo. Entro le festività natalizie del nuovo anno (gennaio 2022), la rinascita è aumentata in Giappone.

Una delle metriche chiave utilizzate per esprimere la diminuzione dell'immunità della vaccinazione è l'efficacia individuale della vaccinazione (IEV) [10], necessaria anche per la pianificazione della vaccinazione [11] e per la proiezione di nuovi DPC [12]. Sono stati compiuti notevoli sforzi per derivare questa metrica [13-15]. Tuttavia, le indagini sull'IEV per la variante omicron sono ancora limitate [16,17].

Qui, valutiamo numericamente l'effetto calante della vaccinazione nella prevenzione delle infezioni tra la popolazione giapponese. L'obiettivo principale di questo studio era stimare numericamente, con dati limitati, l'immunità calante alla vaccinazione per l'intera popolazione giapponese (126 milioni). Questi risultati sono importanti per convalidare il potenziale rischio innescato da una debole efficacia della vaccinazione che può essere causata dall'effetto calante.

2. Materiali e metodi

2.1. Dati

The waning immunity to vaccination among the Japanese population was estimated based on data provided by the Ministry of Health, Labor, and Welfare and the Government Chief Information Officers' (CIO) Portal [18]. The first dataset [19] includes the number of unvaccinated, partially vaccinated, and fully vaccinated individuals, and the number of infected individuals in each category. These data were provided weekly for two age categories (>65 e<65 years of age) from 1 September to 4 October 2021, and for 11 age categories (0–11, 12–19, 20–29, 30–39, 40–49, 50–59, 60–64, 65–69, 70–79, 80–89, and >90 anni) dal 4 ottobre al 28 novembre 2021. Per coerenza, le 11 categorie di età sono state accorpate in 2 categorie di età.

A summary of the original data is listed in two categories (the threshold is 65 years) in Table 1. During this period, the delta variant was dominant. Similarly, the data for the period when the Omicron variant was predominant (>87 percento) sono elencati nella Tabella 2, dall'11 al 20 gennaio 2022 a Tokyo [20]. Si noti che durante questo periodo la percentuale complessiva della variante omicron era bassa nei sobborghi. Pertanto, i dati si sono concentrati su Tokyo. Le categorie di età complessive non sono fornite per i dati di Tokyo. I soggetti senza informazioni riguardanti la vaccinazione sono stati esclusi da questo studio (circa il 30%).

Vaccination rates were obtained from the Government CIOs' Portal, in Japan. These data included the daily number of vaccinated people in two age categories (>65 e<65 years of age). During the vaccination campaign, the delta was the dominant variant among individuals <65 years of age, whereas the alpha variant was partly relevant for people >65 anni (Figura 1) [9].

2.2. Stima dell'immunità calante contro la variante Delta

The association between the rate of confirmed positive cases and the number of weeks after vaccination provides a measure of waning immunity. Vaccination in Japan began around March 2021 for elderly individuals and June 2021 for nonmedical workers, almost uniformly across the country. Thus, our discussion focuses on the waning effect of protection against the delta variant, which was the predominant COVID-19 variant during the study period (>80 per cento) [9]. Si presume che l'immunità decrescente sia lineare nel tempo.

dove et(i) è l'IEV nei giorni I dopo l'inoculazione per la dose t (=1 o 2); i parametri a e s vengono regolati per raggiungere un picco K giorni dopo l'inoculazione, quindi diminuiscono linearmente. Si presumeva che l'IEV del primo colpo fosse costante dopo 14 giorni a causa della mancanza di dati.

2.3. Popolazione Efficacia della vaccinazione

L'efficacia della vaccinazione della popolazione (PEV) è necessaria per stimare l'effettiva popolazione non protetta dall'infezione. Si è ipotizzato che il PEV E fosse il seguente:

dove d è l'indice dei giorni e Nt indica il numero di persone a cui è stata recentemente somministrata una vaccinazione t (=1 o 2). P è la popolazione presunta, espressa come sommatoria della popolazione dell'intera prefettura e del numero cumulativo di seconde dosi, considerando l'immunità in calo dopo il tempo trascorso dalla vaccinazione.

Il numero giornaliero di persone che hanno una protezione vaccinale insufficiente può essere stimato moltiplicando la popolazione totale per (1 - E(d)), calcolato nell'Equazione (2). I parametri ottimali e s nell'Equazione (1) sono stati quindi determinati confrontando il numero di casi positivi per 100,000 popolazione totale e 100,000 individui con protezione insufficiente contro l'infezione in due categorie di età (<65 and >65 anni di età; Tabella 1).

Il periodo di valutazione è stato fissato dal 1 settembre al 28 novembre 2021 per la variante delta e dall'11 al 20 gennaio 2022 per la variante omicron. Questi parametri per la variante Delta sono stati inizialmente impostati in modo tale che la pendenza delle loro linee di regressione corrispondesse tra loro e l'IEY per la variante omicron è stato ridotto, assumendo che l'effetto calante delle varianti omicron e delta fosse lineare. Si noti che il rapporto tra le persone che avevano l'immunità per infezione era marginale perché il numero di persone infettate dalle varianti delta e micro fino al 17 dicembre 2021 era inferiore all'1,5 per cento della popolazione totale. Il PEV è stato calcolato utilizzando un codice Python interno; contemporaneamente, i parametri ottimali at e s nell'equazione (1) sono stati calcolati per i dati riportati.

3. Risultati

La figura 2 mostra la diminuzione dell'immunità alla vaccinazione tra la popolazione giapponese sopra e sotto i 65 anni. Come mostrato nella Figura 2a, l'immunità calante era quasi lineare per gli individui di età superiore e inferiore a 65 anni. A causa dei brevi intervalli per la popolazione di età inferiore ai 65 anni (circa 2,5 mesi, come mostrato nella Figura 3), la differenza nell'immunità calante era piccola, mentre un lEV di circa il 95% è stato stimato subito dopo il secondo colpo. Il coefficiente di determinazione era 0.9984 (p < 0.0001) e 0,9927 (p < 0,0001) per gli individui di età inferiore e superiore a 65 anni, rispettivamente. Sulla base del rapporto tra la percentuale di casi positivi in ​​individui non vaccinati e completamente vaccinati per le varianti delta e omicron (Tabella 2), l'immunità calante della variante omicron è stata stimata al 64,5% (IC 95%: 50% {{24} } percent ) di quello per la variante delta utilizzando il metodo dei minimi quadrati. Nella discussione seguente, si è assunto l'IEV per la protezione contro l'infezione da omicron, come mostrato nella Figura 2b. I parametri nell'equazione (1) sono mostrati nella Tabella 3.

La Figura 3 mostra il tasso di vaccinazione e il PEV basati sulle statistiche della popolazione giapponese. Come mostrato nella Figura 3a, il tasso di vaccinazione era più alto tra gli individui di età maggiore o uguale a 65 anni rispetto a quelli<65 years of age. This resulted in a higher PEV for individuals ≥65 years of age (Figure 3b).

4. Discussione

In questo studio, abbiamo derivato numericamente l'IEV per la variante delta per l'intera popolazione giapponese di 126 milioni. La caratteristica del nostro approccio è che con dati osservativi limitati, l'IEV può essere stimato con un semplice calcolo. Inoltre, per dati disomogenei per la popolazione, l'IEV è stato stimato numericamente. Prima di questo studio, in uno studio di coorte sono stati riportati livelli più elevati di protezione contro l'infezione da COVID-19 della variante delta [21]; l'IEV contro le infezioni della variante delta dopo la vaccinazione completa era del 93% (IC 95%: 85% –97%) nel primo mese dopo la vaccinazione, ma è sceso al 53% (IC 95%: 39% –65%) dopo quattro mesi . Secondo una meta-analisi di una revisione sistematica (11 gruppi di studio) [22], i parametri a1 e a2 per la variante delta sono stati stimati rispettivamente al 60,5% e al 75,6%.

L'IEV ottenuto qui era superiore a quello dell'IEV del mondo reale riportato in altri paesi [23]. Una potenziale ragione di questa discrepanza potrebbe essere il nostro comportamento, incluso l'uso della maschera, che è rimasto a circa il 90% anche dopo la vaccinazione completa [24]. Ciò potrebbe suggerire che il nostro confronto offre una visione più appropriata per le popolazioni vaccinate e non vaccinate rispetto ai risultati riportati in altri paesi. Si noti che l'uso della maschera è più comune nelle popolazioni non vaccinate nella maggior parte dei paesi. Un altro motivo di questa discrepanza è il PEV per gli individui di età superiore o uguale a 65 anni, che era superiore a quello per gli individui<65 years of age (see Figure 2b). This different tendency can be hypothesized in terms of community [25]: the percentage of infected people ≥65 years would be lower due to a higher vaccination rate. Another potential bias is the population younger than 12 years, for whom the vaccination was not yet licensed. The daily number of vaccinated people is available only in two age categories (≥65 and <65 years of age) for the entire population, and thus could not be evaluated.

L'IEV della variante omicron è stato ridotto al 64,5% di quello della variante delta, che è leggermente superiore al 55,0 percento (IC 95 percento: 44,0–65,9 percento) nel Regno Unito [16]. Un altro studio ha suggerito un IEV molto basso in Canada [17]. Sono necessari ulteriori studi per chiarire la differenza, così come l'IEV per il ricovero [20].

Una limitazione dell'attuale derivazione è che abbiamo aggiustato l'efficacia della vaccinazione per due categorie di età a causa della mancanza di dati dettagliati per l'intera popolazione giapponese. Per la variante omicron, i dati disponibili erano limitati a Tokyo (25.187 casi positivi) oltre a un periodo relativamente breve in quanto è diventata la variante pandemica dominante a partire da gennaio 2022.

In sintesi, l'IEV della protezione dalle infezioni per i vaccini mRNA COVID-19 è stato stimato numericamente utilizzando informazioni limitate per l'intera popolazione del Giappone, mentre la tendenza ottenuta qui corrisponde a quella ottenuta in studi precedenti riportati in altri paesi. Tale stima computazionale sarebbe particolarmente utile per la pianificazione della vaccinazione nella fase iniziale della diffusione virale.

Contributi dell'autore:

Concettualizzazione, AH; metodologia, AH; software, SK; convalida, SK, EAR e AH; analisi formale, SK e AH; indagine, SK, EAR e AH; cura dei dati, SK, EAR e AH; scrittura—preparazione della bozza originale, AH; scrittura: revisione e modifica, SK, EAR e AH; visualizzazione, SK; supervisione, AH; amministrazione del progetto, AH Tutti gli autori hanno letto e accettato la versione pubblicata del manoscritto.

Finanziamento:

Questa ricerca non ha ricevuto finanziamenti esterni.

Dichiarazione del comitato di revisione istituzionale:

Non applicabile.

Dichiarazione di consenso informato:

Non applicabile.

Dichiarazione sulla disponibilità dei dati:

Non applicabile.

Ringraziamenti:

Questa ricerca è stata condotta nell'ambito del "Covid-19 AI & Simulation Project" gestito dal Mitsubishi Research Institute e commissionato dal Cabinet Secretariat of Japan. I risultati preliminari di questo studio sono stati presentati durante la riunione (30 novembre 2021).

Conflitto di interessi:

Gli autori dichiarano assenza di conflitto di interesse.

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