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  • 時論/群體免疫下如何與病毒共存?病毒不斷變異後的下一步

    HEHO健康     2022/05/25 19:00

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    無論是疫苗接種或自然感染,最終的目的是形成群體免疫(herd immunity),以降低社區大流行的風險或終結疫情。流行病學顯示有些感染過 Omicron 病毒株的人,在幾個月內發生重複感染(reinfection)。因此,有資深媒體人質疑為何還有許多專家學者倡導「群體免疫」及「與病毒共存」?

    群體免疫是指當人或動物群體因疫苗接種覆蓋率或(及)自然感染率超過某一百分比(通常需要大於80%),足以保護其他沒有免疫力或易感受性高的群體免於被感染,可預防、阻斷或降低疾病傳播及減少重症與死亡的風險。由此可知,當病毒不斷變異,清零不可行,必須與病毒共存時,群體免疫是族群後天免疫的一種平衡狀態,鞏固群體免疫的平衡才能讓社區防疫立於不敗之地。

    群體免疫的基石 疫苗接種與自然感染
    疫苗接種的保護作用是讓人體免疫系統對疫苗所含的蛋白質抗原產生記憶作用。換句話說,疫苗接種第 1 劑是讓免疫細胞( B 細胞及 T 細胞)對外來的異物有辨識能力,B 細胞產生中和抗體的濃度在疫苗第 1 劑接種後 6 個月會逐漸遞減。

    疫苗第 2 劑接種可確保免疫細胞對病毒抗原的記憶猶新,產生更多的抗體及更強的 T 細胞免疫反應。而第 3 劑疫苗加強針則具有增強放大免疫記憶的作用,讓 B 細胞及 T 細胞續發免疫反應發揮有效的保護作用。

    但 Covid-19 病毒感染的潛伏期短(從感染到症狀出現的時間),例如 Omicron 變異株約只有 2 至 4 天,除非在病毒入侵時或潛伏期間,人體有足夠有效的中和抗體可以阻斷病毒感染,否則就得依靠續發免疫反應對抗病毒擴散。而續發免疫反應在感染後通常需要 7 至 14 天才能發揮作用。這也可以說明為何疫苗接種即使無法預防在先,卻有免疫治療作用在後,可以降低重症及減少死亡的風險。


    同樣的,病毒自然感染產生的免疫反應可以讓宿主對抗先前感染過的病毒,預防再感染同一病毒。但病毒若發生變異,宿主免疫細胞可能無法準確辨識新的變異病毒,無法引發有效的續發免疫反應,重複感染就會發生,但可能無症狀或症狀輕微。

    Covid-19病毒不斷快速變異,疫苗接種或自然感染所產生的免疫力可能無法辨識新的病毒變異株,會發生突破性感染(breakthrough infection)或重複感染,是否會阻礙群體免疫的形成?

    研究顯示疫苗接種後發生感染所產生的混合免疫(hybrid immunity),可保護宿主免於感染再發病的作用,至少可維持 6 至 8 個月。此外,無論先前有無疫苗接種,自然感染後再接受 1 劑疫苗注射所產生的免疫力可以有效預防重複感染。因此,就病毒變異的挑戰,群體免疫的平衡可能被病毒變異打破,但也會因感染或疫苗接種而強化。

    病毒生命出口 病毒變異與免疫脫逃
    病毒變異是病毒賴以生存的重要機制。無論是疫苗接種或自然感染,人體產生的免疫反應對入侵的病毒而言,都是巨大的免疫選擇壓力(immune selection pressure),使病毒面臨適者生存或被免疫攻擊而滅絕的生死關頭。為求生存,病毒變異株具有逃避或愚弄人體免疫反應的能力,以求在人體內繼續複製繁殖,並伺機在人群中感染擴散。

    如果病毒變異只是小改變,例如抗原點突變(point mutation),造成抗原漂變(drift),能逃避或降低原本可防止感染的中和抗體作用,於是變異病毒株可取代之前的流行病毒株,在免疫人群中擴散,例如流感病毒的抗原漂變,使高風險族群每年都需在流感流行季節來臨前接受疫苗注射。

    同樣的,Covid-19 病毒棘蛋白的點突變,可產生許多變異株,例如,與原始武漢病毒株相比,Omicron 病毒 BA.1 變異亞株(sub-variant)的棘蛋白至少有 28 個胺基酸突變,而 BA.2 變異亞株則有 36 個胺基酸突變,從 BA.2 變異亞株又演化出 BA.4 與 BA.5 兩個變異亞株,後兩者變異亞株目前在南非大流行,是否會造成全球大流行,世界衛生組織密切監測中。

    這些突變使 Omicron 病毒株可以逃避疫苗接種或自然感染所產生抗體的中和作用,也就是免疫脫逃作用(immune escape)。此外,這些病毒棘蛋白的點突變可以增強與宿主細胞 ACE2 接受器的親和力,使病毒更容易感染細胞且更有效率地進入細胞內。


    此亦可以解釋為何 Omicron 病毒株的基本傳播率( R0 )可以高達 10 以上,一個陽性個案可以感染超過 10 個人。所幸的是,雖然目前的疫苗接種無法阻斷 Omicron 各種變異亞株的傳播,但仍有降低重症及減少死亡風險的作用。而 Omicron BA.2 變異亞株自然感染有高達 99.9% 的個案是無症狀或輕症,顯示現有的疫苗接種與自然感染可強化群體免疫的建立,有助於與病毒共存。

    病毒基因重組讓免疫系統歸零
    如果病毒變異是大改變,例如抗原大轉換,發生抗原轉變(shift),可產生病毒亞型。例如甲型流感病毒可以跨物種(spillover)傳播,在哺乳動物與鳥類之間傳播,提供病毒表面抗原基因重組(gene recombination)的機會。因此,一旦發生抗原轉變,人體免疫系統面對新的病毒亞型就如同感染完全新的病毒一樣,免疫反應對新病毒入侵必須重新啟動辨識能力與設定記憶機制。如果發生大流行,可能引發大量的重症及高死亡率。乙型與丙型流感病毒只感染人類,不會跨物種傳播,發生抗原轉變的可能性相當低。

    至於新冠病毒,已知蝙蝠是 Covid-19 在自然界的動物宿主,Covid-19 在其他的動物宿主是否具有跨物種傳播的能力有待證實,如果未來出現新冠病毒亞型爆發流行,現有的疫苗接種將無用武之地,之前已形成的群體免疫平衡會被打破,自然感染可能會引發另一場瘟疫大流行,群體免疫需要重新建立,那將是人類的夢魘。

    影響群體免疫的因素
    疫苗接種與自然感染所產生的群體免疫取決於疫苗抗原的免疫原性、宿主免疫基因的感受性以及感染病毒株的變異性,這三者彼此的交互作用,因宿主基因的多形性與病毒的變異性,必然產生不同程度的免疫保護作用,雖然無法提供 100% 的保護作用,但至少可以達到減少重症及降低死亡的風險。

    面對病毒快速的漂變,宿主與病毒的博弈,疫苗接種的保護作用可能棋差一著或落後一步,無法消滅變異的病毒。也因病毒的變異,自然感染也無法形成永久的免疫力。

    然而,病毒變異株具有保守的共同抗原,每一病毒株的感染,可能誘發交叉免疫反應,產生交叉反應抗體(cross-reactive antibodies),對另一病毒株的感染,可提供宿主不等程度的交叉保護作用,雖然這只是部份免疫力(partial immunity)的作用,但在群體免疫的形成仍具有舉足輕重的角色,可降低新病毒株感染的威脅。

    群體免疫的形成是一個漫長的適應過程,防疫需要沈著耐心與毅力,就像經得起一場馬拉松持久的考驗。在有效疫苗接種及抗病毒藥物問世之前,人類必須認清事實,在各國無法閉關自守的年代,究竟是要不惜一切代價,明知不可行也不可持續,仍堅持要與病毒鬥爭作殊死戰,將病毒清零?還是審時度勢借力使力,在提升現有的疫苗接種下,非刻意地讓已弱化的病毒經自然感染強化宿主免疫力並鞏固群體免疫,以面對未來可能更多病毒變異株的挑戰。

    現階段,除了繼續研發更有效的疫苗及抗病毒藥物外,提升年長者疫苗接種率及提供快速的檢驗與治療(test to treat),保護易感族群免於重症及死亡的威脅才是當務之急。


    作者:蕭孟芳教授
    【本專欄為公共論壇,不代表Heho立場】



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