A matemática complicada da imunidade de rebanho para COVID-19

Não é fácil descobrir quando uma doença vai parar de se espalhar pela população.

Embora grande parte da pandemia de COVID-19 permaneça incerta, sabemos como provavelmente terminará: quando a propagação do vírus começar a desacelerar (e eventualmente cessar completamente) porque pessoas suficientes desenvolveram imunidade a ele. Nesse ponto, seja causado por uma vacina ou por pessoas infectadas, a população desenvolveu “imunidade de rebanho”.

“Quando o nível de imunidade ultrapassar um certo limite, a epidemia começará a desaparecer porque não há pessoas novas o suficiente para infectar”, disse Natalie Dean, da Universidade da Flórida.

Embora a determinação desse limite para COVID-19 seja crítica, muitas nuances estão envolvidas no cálculo exato de quanto da população precisa ser imune para que a imunidade do rebanho entre em vigor e proteja as pessoas que não são imunes.

A princípio, parece bastante simples. A única coisa que você precisa saber é quantas pessoas, em média, estão infectadas por cada pessoa infectada. Este valor é chamado de R0 (pronuncia-se “R nada”). Depois disso, você pode conectá-lo a uma fórmula simples para calcular o limite de imunidade do rebanho: 1 – 1 / R0.

Digamos que o R0 para COVID-19 seja 2,5, o que significa que cada pessoa infectada infecta, em média, duas e meia outras pessoas (uma estimativa comum). Nesse caso, o limiar de imunidade do rebanho para COVID-19 é 0,6 ou 60%. Isso significa que o vírus se espalhará a uma taxa acelerada até que, em média, em diferentes lugares, 60% da população se torne imune.

Nesse ponto, o vírus ainda se espalhará, mas a uma taxa de desaceleração até parar completamente. Assim como um carro não para no momento em que você pisa no acelerador, o vírus não desaparece no momento em que a imunidade ao rebanho é atingida.

“Você pode imaginar que, quando 60% da população está infectada, o número de infecções começa a diminuir. Mas podem ser outros 20% que são infectados enquanto a doença começa a desaparecer”, disse Joel Miller, da Universidade La Trobe, na Austrália.

Esses 60% também são o limiar após o qual as novas introduções do vírus – digamos, um passageiro infectado que desembarca de um navio de cruzeiro em um porto saudável e com imunidade ao rebanho – se esgotam rapidamente.

“Isso não significa que você não será capaz de iniciar um incêndio, mas esse surto vai morrer”, disse Kate Langwig, do Instituto Politécnico da Virgínia e da Universidade Estadual.

No entanto, as coisas rapidamente se complicam. O limiar de imunidade do rebanho depende de quantas pessoas cada pessoa infectada realmente infecta – um número que pode variar de acordo com o local. A pessoa média infectada em um prédio de apartamentos pode infectar muito mais pessoas do que a pessoa média infectada em um ambiente rural. Portanto, embora um R0 de 2,5 para o COVID-19 possa ser um número razoável para o mundo inteiro, ele certamente variará consideravelmente em um nível mais local, com média muito mais alta em alguns lugares e menor em outros. Isso significa que o limiar de imunidade do rebanho também será superior a 60% em alguns lugares e menor em outros.

“Acho que o intervalo de R0 consistente com os dados do COVID-19 é maior do que a maioria das pessoas dá crédito”, disse Marc Lipsitch, da Universidade de Harvard, que assessora autoridades de saúde em Massachusetts e no exterior. Ele citou dados indicando que pode ser mais do que o dobro em alguns ambientes urbanos do que a média geral dos EUA.

E, assim como R0 é um número variável e não estático, a maneira como as pessoas adquirem sua imunidade também varia, com implicações importantes para o cálculo desse limiar de imunidade do rebanho.

Geralmente, os pesquisadores pensam apenas na imunidade do rebanho no contexto de campanhas de vacinas, muitas das quais assumem que todos têm a mesma probabilidade de contrair e espalhar uma doença. Mas em uma infecção que se espalha naturalmente, esse não é necessariamente o caso. As diferenças de comportamento social levam algumas pessoas a ter mais exposição a uma doença do que outras. As diferenças biológicas também desempenham um papel na probabilidade de as pessoas serem infectadas.

“Nascemos diferentes, e então essas diferenças se acumulam à medida que vivemos experiências diferentes”, disse Gabriela Gomes, da Universidade de Strathclyde, na Escócia. “Isso afeta a capacidade das pessoas de combater um vírus”.

Os epidemiologistas se referem a essas variações como a “heterogeneidade da suscetibilidade”, significando as diferenças que fazem com que algumas pessoas tenham mais ou menos probabilidade de serem infectadas.

Mas isso é muita nuance para campanhas de vacinação. “Geralmente, as vacinas não são distribuídas em uma população com relação a quantos contatos as pessoas têm ou quão suscetíveis são, porque não sabemos disso”, disse Virginia Pitzer, da Escola de Saúde Pública de Yale. Em vez disso, as autoridades de saúde adotam uma abordagem maximalista e, em essência, vacinam a todos.

No entanto, em uma pandemia em curso, sem garantia de que uma vacina estará disponível em breve, a heterogeneidade da suscetibilidade tem implicações reais no limiar de imunidade do rebanho da doença.

Em alguns casos, aumentará o limite. Isso pode ser verdade em lugares como asilos, onde a pessoa média pode ser mais suscetível ao COVID-19 do que a pessoa média na população em geral.

Porém, em uma escala maior, a heterogeneidade normalmente reduz o limiar de imunidade do rebanho. A princípio, o vírus infecta pessoas mais suscetíveis e se espalha rapidamente. Mas, para continuar se espalhando, o vírus precisa passar para pessoas menos suscetíveis. Isso dificulta a propagação do vírus, de modo que a epidemia cresce mais lentamente do que você poderia ter antecipado, com base na taxa inicial de crescimento.

“A primeira pessoa provavelmente infectará as pessoas mais suscetíveis, deixando as pessoas menos suscetíveis à segunda metade da epidemia, o que significa que a infecção poderá ser eliminada mais cedo do que você espera”. Lipsitch disse.

Estimando a heterogeneidade

Então, qual é o nível mais baixo de imunidade do rebanho quando se fala de um vírus que se espalha na natureza, como a pandemia atual?

De acordo com os modelos padrão, cerca de 60% da população dos EUA precisaria ser vacinada contra COVID-19 ou se recuperar dela para retardar e, finalmente, parar a propagação da doença. Mas muitos especialistas com quem conversei suspeitam que o limiar de imunidade do rebanho para imunidade adquirida naturalmente seja menor que isso.

“Meu palpite é que é potencialmente entre 40 e 50%”, disse Pitzer.

Lipsitch concorda: “Se eu tivesse que adivinhar, provavelmente colocaria em cerca de 50%”.

Essas são principalmente estimativas educadas, porque é muito difícil quantificar o que torna uma pessoa mais suscetível que outra. Muitas das características que você pode atribuir a alguém – como o distanciamento social que estão fazendo – podem mudar de semana para semana.

“Todo o problema da heterogeneidade só funciona se as fontes de heterogeneidade forem propriedades de longo prazo de uma pessoa. Se ele está em um bar, isso não é, por si só, suficiente para ser uma fonte de heterogeneidade”, disse Lipsitch.

Pode ser difícil estimar a heterogeneidade, mas também é um fator importante para determinar qual é realmente o limite de imunidade do rebanho. Langwig acredita que a comunidade epidemiológica não fez o suficiente para tentar acertar.

“Nós meio que pensamos um pouco sobre a imunidade do rebanho”, disse ela. “Essa variabilidade realmente importa, e precisamos ter cuidado para ser mais preciso sobre qual é o limite de imunidade do rebanho”.

Alguns trabalhos recentes tentaram. Em junho, a revista Science publicou um estudo que incorporou um grau modesto de heterogeneidade e estimou o limiar de imunidade de rebanho para COVID-19 em 43% em populações amplas. Mas um dos co-autores do estudo, Tom Britton, da Universidade de Estocolmo, acha que existem fontes adicionais de heterogeneidade que seu modelo não leva em consideração.

“Acho que a diferença é maior, de modo que o nível de imunidade do rebanho é provavelmente um pouco menor que 43%”, disse Britton.

Outro novo estudo adota uma abordagem diferente para estimar diferenças na suscetibilidade ao COVID-19 e reduz ainda mais o limiar de imunidade do rebanho. Os 10 autores do artigo, que incluem Gomes e Langwig, estimam que o limiar de imunidade adquirida naturalmente ao COVID-19 pode ser tão baixo quanto 20% da população. Se for esse o caso, os lugares mais atingidos do mundo podem estar se aproximando.

“Estamos chegando à conclusão de que as regiões mais afetadas como Madri podem estar perto de atingir a imunidade do rebanho”, disse Gomes. Uma versão inicial do artigo foi publicada em maio, e os autores estão atualmente trabalhando em uma versão atualizada, que eles esperam publicar em breve. Esta versão incluirá estimativas de imunidade de rebanho para Espanha, Portugal, Bélgica e Inglaterra.

Muitos especialistas, no entanto, consideram esses novos estudos – nem todos revisados ainda – não confiáveis.

Em um tópico do Twitter em maio, Dean enfatizou que há muita incerteza em relação a aspectos básicos da doença – desde os diferentes valores de R0 em diferentes ambientes até os efeitos do relaxamento do distanciamento social – para colocar muita confiança nos limiares exatos de imunidade do rebanho. O limiar pode ser um número, desde que muitas pessoas usem máscaras e evitem grandes reuniões, e outro número muito maior se e quando as pessoas baixarem a guarda.

Outros epidemiologistas também são céticos em relação aos baixos números. Jeffrey Shaman, da Columbia University, disse que 20% da imunidade do rebanho “não é consistente com outros vírus respiratórios. Não é consistente com a gripe. Então, por que se comportaria de maneira diferente para um vírus respiratório em relação a outro” Eu não entendo isso.”

Miller acrescentou: “Acho que o limiar de imunidade do rebanho [para imunidade adquirida naturalmente] é inferior a 60%, mas não vejo evidências claras de que qualquer [local] esteja próximo a ele”.

Por fim, a única maneira de escapar verdadeiramente da pandemia do COVID-19 é obter imunidade em larga escala – em todos os lugares, não apenas em um pequeno número de lugares onde as infecções são mais altas. E isso provavelmente acontecerá apenas quando a vacina estiver em uso generalizado.

Enquanto isso, para impedir a propagação do vírus e diminuir o valor de R0, tanto quanto possível, distanciamento, máscaras, testes e rastreamento de contato estão na ordem do dia em todos os lugares, independentemente de onde você coloca o limiar de imunidade do rebanho.

“Não consigo pensar em nenhuma decisão que tomaria de outra maneira agora, se soubesse que a imunidade de rebanho estava em outro lugar da faixa que acho que é, de 40 a 60%”, disse Lipsitch.

Shaman também pensa que a incerteza sobre o limiar de imunidade adquirido naturalmente, combinado com as conseqüências para cometer erros, deixa apenas um caminho a seguir: faça o possível para evitar novos casos até que possamos introduzir uma vacina para promover a imunidade do rebanho com segurança.

“A questão é: a cidade de Nova York poderia suportar outro surto?” ele disse. “Eu não sei, mas não vamos brincar com esse fogo.”


Publicado em 04/07/2020 22h25

Artigo original:


Achou importante? Compartilhe!


Assine nossa newsletter e fique informado sobre Astrofísica, Biofísica, Geofísica e outras áreas. Preencha seu e-mail no espaço abaixo e clique em “OK”: