复旦大学余宏杰课题组在中国新冠疫苗接种结合非药物干预措施 防止疫情反弹领域取得重要进展

供稿  余宏杰课题组

近期，复旦大学余宏杰课题组在中国新冠疫苗大规模接种期间能否放松非药物干预措施（non-pharmaceutical interventions, NPIs）的研究领域取得重要进展，研究结果以“Despite vaccination, China needs non-pharmaceutical interventions to prevent widespread outbreaks of COVID-19 in 2021”为题，于6月22日以研究长文（Research Article）的形式在线发表在Nature Human Behaviour（论文链接：https://www.nature.com/articles/s41562-021-01155-z）。

2020年春，中国政府采取了强有力的非药物干预措施，迅速、有效地控制了本土新冠肺炎的流行。然而，新冠肺炎全球大流行仍在持续进展，致使我国长期面临“外防输入、内防反弹”的双重压力。成功控制武汉疫情后，由进口冷链食品或物品、境外输入病例等已引起超过16起本土暴发疫情。现阶段，NPIs仍然是控制新冠疫情的主要手段。但NPIs经济代价高、社会影响大，且无法提高人群的整体免疫水平，一旦放松，疫情卷土重来的风险依然很高。

疫苗被视为有望终结新冠肺炎大流行的重要武器。目前，我国新冠疫苗接种已超10亿剂次。在人群大规模接种新冠疫苗过程中，能否、何时，以及可多大程度地放松NPIs，是当前急需回答的关键科学问题。为此，余宏杰课题组基于我国人口学特征、人群接触模式、人群免疫水平、新冠肺炎基本再生数、代际间隔等关键流行病学参数，构建了群体水平的随机易感-感染-恢复（SIR）传播动力学模型，结合我国新冠疫苗的效力、产能、接种服务能力等参数，定量测算了单纯依靠疫苗接种，或结合不同程度的NPIs，可否阻断新冠肺炎在中国再次暴发、流行。

模型基线情境设置如下：我国全人群对新冠肺炎病毒（SARS-CoV-2）普遍易感的情形下，暴发疫情由40例输入病例引起；疫情出现后15天开始大规模疫苗接种，每日平均接种量为600万剂次；疫苗针对SARS-CoV-2感染的保护效力为80%。

研究结果表明，在不采取NPIs时，单纯依靠疫苗接种无法阻断SARS-CoV-2的快速传播，疫情发生69天后有效再生数降低到流行阈值以下（R_t<1），此时52.2%的人群已感染，而仅6.7%的人群接种了疫苗（图1）。

图1.疫苗接种结合不同程度NPIs时新冠肺炎疫情的流行情况

针对不采取NPIs的情境（即疫情开始时R_t=2.5），a-c分别描述了新冠肺炎的发病曲线、有效再生数R_t变化、SARS-CoV-2感染者和疫苗接种者占全人群比例；类似地，d-f、g-i 和j-l分别描述采取低强度（R_t=1.5）、中等强度（R_t=1.3）和高强度NPIs时（R_t=1.1）的情境。

在2年的研究时间框内，与不采取NPIs（即初始R_t=2.5），且不接种疫苗的情境相比，单纯疫苗接种仅可使新冠肺炎病例数降低3.3%，死亡数降低6.7%。

如果采取中等强度的NPIs将R_t控制到1.3，结合疫苗接种可使疾病负担下降约99%，死亡人数降低至7.7万（95%CI，0.8-16.6万），与季节性流感所致年均呼吸系统疾病超额死亡人数相当。其中，约40%的疾病负担降低归因于疫苗接种（图2）。敏感性分析显示，当疫苗每日平均接种量由600万剂次提高到1000万剂次，累计死亡可下降到<5000人。

如果疫苗接种1年后（约80%人群完成全程疫苗接种），将中等强度的NPIs放松到低强度（R_t=1.5），相较于一直维持中等强度的NPIs，累计死亡人数仅略微升高。若更早放松NPIs，疫情则出现明显反弹。

如果采取高强度的NPIs（R_t=1.1），结合疫苗接种可阻断流行，累计发病<2300人，死亡<50人（图2）。

研究进一步模拟在疫情发生时已有一定比例人群完成全程疫苗接种的情境。结果表明，当30%人群已接种疫苗，如果此时不采取NPIs，单纯依靠疫苗接种仍无法抑制SARS-CoV-2的广泛流行，死亡人数可高达600万。

图2.新冠肺炎的疾病负担

研究时间框为疫情引入后2年。a，c，e，g分别描述累计新冠肺炎发病、住院、入住ICU和死亡人数；其中，深橙色代表不接种疫苗，且不采取NPIs的情境（参照组），浅黄色代表接种疫苗结合不同程度NPIs的情境。b，d，f，h分别描述与参照组相比，接种疫苗结合不同程度NPIs的情境下，累计新冠肺炎发病、住院、入住ICU和死亡人数降低的比例；其中，橙色代表NPIs所致疾病负担降低的比例，蓝绿色代表接种疫苗结合NPIs所致疾病负担降低的比例，二者之差（白色数值）表示接种疫苗所致疾病负担降低的比例。

本研究定量阐明了疫苗接种可以大幅度降低新冠肺炎的疾病负担，但短期内单纯依靠疫苗接种不足以预防局部暴发疫情发展成为大范围的流行。研究结果强调，在2021年实施大规模疫苗接种过程中，仍需维持高强度的NPIs，并尽可能地加快疫苗接种速度，直至疫苗接种率达到群体免疫的水平。由于我国各地社会人口学特征、疫情输入风险和疫苗接种率等存在差异，本研究所建模型方法还可直接用于进一步研究特定城市、地区的特异性解禁策略。

当前，针对局部暴发疫情，我国采取强有力的非药物干预措施很快地遏制住了疫情。同时，快速推进疫苗接种，5月下旬以来的日均接种量超过1800万剂次。研究结果支持我国在疫苗接种率达到群体免疫水平前，采取“大规模疫苗接种结合非药物干预措施”是防止疫情反弹的最有效策略。

复旦大学公卫学院、上海市重大传染病和生物安全研究院的杨娟副教授是第一作者，复旦大学公卫学院、上海市重大传染病和生物安全研究院、复旦大学附属华山医院感染病科双聘PI余宏杰教授，以及美国印第安纳大学公卫学院Marco Ajelli为共同通讯作者。本研究得到国家自然基金委杰出青年基金（81525023）、上海市科学技术委员会应急攻关项目（20411950100）等项目的资助。