För nästan 100 år sedan experimenterade två brittiska forskare, William Topley och Graham Wilson bakteriella infektioner hos möss. De märkte att individuell överlevnad berodde på hur många av mössen som vaccinerades. Så individens immunitet behövde särskiljas från hela flockens immunitet.
Spola fram ett sekel och konceptet med "flockimmunitet" diskuteras nu allmänt i statliga sändningar och tidningsartiklar. Men vad betyder det egentligen?
När en sjukdom som COVID-19 sprids genom befolkningen, är den lämnar vissa människor immun, åtminstone på kort sikt. De människor som senare smittas kommer i allt högre grad att ha kontakt med dessa immuna människor och inte med de mottagliga. Som ett resultat minskas risken för infektion och så småningom slutar sjukdomen sprida sig. Detta kan hända även om vissa människor i befolkningen fortfarande är mottagliga.
Vaccination kan användas att skydda mottagliga människor och därmed påskynda nedgången av epidemin. Det kan också användas för att stoppa viruset från att sprida sig i första hand.
Hur fungerar det?
Föreställ dig en befolkning där alla är mottagliga. En infekterad person (den röda pricken i diagrammet nedan) anländer och viruset sprider sig med det ständigt ökande antalet nya fall. Epidemin fortsätter tills de flesta individer fångar viruset och blir immun mot det eller dör.
Epidemisk spridning med ett slumpmässigt antal sekundära fall och genomsnittligt R = 2; fyra generationer visas från den första personen markerad med rött, genom gult, grönt och blått. Tomma cirklar representerar individer som fortfarande är friska. Adam Kleczkowski
Om vissa människor skyddas - till exempel i de första stadierna av ett massvaccinationsprogram - kommer sjukdomen att spridas långsammare.
Att skydda ett fåtal personer (grå cirklar) stoppar inte epidemin. Adam Kleczkowski
En ännu mer betydande andel måste skyddas för att helt stoppa viruset, men förvånande behöver det inte vara hela befolkningen.
Framgångsrikt skydd hindrar epidemin från att spridas vidare. Adam Kleczkowski
På 1970-talet fick matematiska epidemiologer veta att denna andel beror på hur smittsam sjukdomen är, med en enkel formel för den reproduktionsnummer, R. För mässlor är denna kritiska procentandel 95%, men för influensa kan den vara så låg som 35%.
Vaccinationstäckning och fall av mässling i USA. Julius Senegal, CC BY-SA
När befolkningen når besättningsimmunitet, antingen genom vaccination eller naturligtvis genom att återhämta sig från sjukdomen, kommer varje ny infektionskedja snabbt att dö. På detta sätt skyddas befolkningen från framtida utbrott, men bara så länge som immunitetsnivåer bibehålls.
Om immunitetsnivån faller under det kritiska värdetkan sjukdomen återkomma. Nyfödda individer som är mottagliga måste vaccineras, och de vars resistens mot sjukdomen faller över tid kan behöva boosters.
Coronavirus flockimmunitet
Den nuvarande uppskattning av R för COVID-19 är runt 3, men är kanske så låg som 1.4 och så hög som 4 motsvarande besättningsimmunitetsnivå är 60% (50% till 75%).
Detta värde är i frånvaro av några icke-farmaceutiska kontrollåtgärder, t.ex. lockdown. Att upprätthålla vissa sociala distansnivåer på lång sikt gör att den önskade immuniteten kan vara lägre samtidigt som befolkningen hålls säker.
A lång tid kan behövas för att så småningom utrota sjukdomen, även efter att hjordens immunitetsnivå har uppnåtts. Så den slutliga storleken på epidemin, antalet människor som har genomgått infektion när viruset slutligen utrotas, kan vara mycket högre.
Befolkningsområdet för att uppnå besättningsimmunitet och den slutliga epideminstorleken beror på det reproduktiva antalet, R. Adam Kleczkowski, författaren förutsatt
Är vi där än?
Det är inte lätt att avgöra hur nära vi är besättningens immunitetsnivå eller om vi någonsin kommer att nå detta skede.
Först är det kritiska antagandet att coronavirusinfektionen resulterar i en varaktig och enhetlig motstånd till framtida utbrott. Detta är långt ifrån säkert, och om människor kan få SARS-CoV-2-viruset mer än en gångsom är fallet med förkylning, det kommer att få besättningen immunitet att försvinna. Från stora studier till uppskatta befolkningens immunitet, vi vet att siffrorna är för närvarande mellan 5% och 25%.
För det andra, det reproduktiva numret R, varierar med platsoch det gör också flockens immunitet behövs för att stoppa sjukdomen.
För det tredje tyder studier på att vissa människor har ett mycket högre motstånd mot COVID-19, kanske för att de led av en annan liknande sjukdom i det förflutna eller vaccinerades mot andra sjukdomar.
Slutligen finns det en stor variation i människors svar på viruset och i den tid som någon bevarar nivåerna av antikroppar de använder för att bekämpa infektionen. Immuniteten kanske inte är lika fördelat bland dem som har varit sjuk med COVID-19.
De som lider mest kan komma från de områden som också är mest utsatta. Sådan mångfald kan betydligt lägre besättningen immunitet nivåer behövs för att stoppa sjukdomen genom att endast rikta in sig mot dessa delar av samhället där den behövs mest. Detta fenomen liknar ringvaccinationsstrategi som framgångsrikt användes för att bekämpa sådana sjukdomar som smittkoppor.
Att lokalisera immunitet där det behövs mest kommer att sänka besättningsgränsen för besättningen ännu mer. Adam Kleczkowski
Individer eller besättningen
Begreppet hjordimmunitet, även om det är användbart för att planera ett svar på pandemin, är inte utan kontroverser. I en kampanj för att uppnå det, många människor utsätts för en ökad individuell risk för att skydda resten av befolkningen.
Inte införande strikta låsningsåtgärder eller avkoppling för tidigt kan leda till att människor blir immun mot COVID-19 förr, att nå flockimmunitet tidigare. Men detta leder också till överdöd av utsatta människor vem skulle ha överlevt annars.
Besättningens immunitet måste upprätthållas. Nivån som krävs för att stoppa sjukdomen beror på sjukdomsöverföring, vilket i sin tur beror på mänskligt beteende. När vi möter potentiella dystra konsekvenser är vårt beteende naturligtvis att förhindra överföring, vilket sänker kravet på besättningens immunitet.
När detta har uppnåtts blir andra faktorer (social, ekonomisk, risk för vaccinkomplikationer) viktigare, överföringen ökar till följd av beteendeförändring och besättningsimmunitet går förlorad. Vid utformningen av framgångsrika strategier regeringar måste ta hänsyn till både befolkning och individuella risker och fördelar.
Om författaren
Adam Kleczkowski, professor i matematik och statistik, University of Strathclyde
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
Relaterade böcker:
Kroppen håller poängen: Hjärnans själ och kropp i läkningen av trauma
av Bessel van der Kolk
Den här boken utforskar sambanden mellan trauma och fysisk och mental hälsa, och erbjuder insikter och strategier för läkning och återhämtning.
Klicka för mer info eller för att beställa
Breath: The New Science of a Lost Art
av James Nestor
Den här boken utforskar vetenskapen och praktiken av andning, och erbjuder insikter och tekniker för att förbättra fysisk och mental hälsa.
Klicka för mer info eller för att beställa
Växtparadoxen: de dolda farorna i "hälsosam" mat som orsakar sjukdomar och viktökning
av Steven R. Gundry
Den här boken utforskar kopplingarna mellan kost, hälsa och sjukdomar, och erbjuder insikter och strategier för att förbättra övergripande hälsa och välbefinnande.
Klicka för mer info eller för att beställa
Immunitetskoden: Det nya paradigmet för verklig hälsa och radikal anti-aging
av Joel Greene
Den här boken erbjuder ett nytt perspektiv på hälsa och immunitet, som bygger på principer för epigenetik och erbjuder insikter och strategier för att optimera hälsa och åldrande.
Klicka för mer info eller för att beställa
Den kompletta guiden till fasta: läka din kropp genom intermittent, varannan dag och förlängd fasta
av Dr Jason Fung och Jimmy Moore
Den här boken utforskar vetenskapen och praktiken av fasta och erbjuder insikter och strategier för att förbättra övergripande hälsa och välbefinnande.
