¿Cuántas personas deben vacunarse contra el COVID-19 para detener el coronavirus?

Hace tiempo que está claro que, al menos en Estados Unidos, la única forma de salir de la pandemia de coronavirus será la vacunación. El rápido despliegue de vacunas contra el coronavirus está en marcha, pero ¿cuántas personas deben ser vacunadas para controlar esta pandemia?

Soy un biólogo computacional que utiliza datos y modelos informáticos para responder a preguntas biológicas en la Universidad de Connecticut. He estado siguiendo la epidemia de COVID-19 de mi estado con un modelo informático para ayudar a predecir el número de hospitalizaciones en el Hospital John Dempsey de la Universidad de Connecticut.

Este tipo de modelo informático y la teoría subyacente también pueden utilizarse para calcular las tasas de vacunación necesarias para romper la cadena de transmisión del coronavirus. Mi estimación es que, para todo Estados Unidos, es necesario vacunar aproximadamente al 70% de la población para detener la pandemia. Pero la variación en el comportamiento de la gente en diferentes partes del país, así como las preguntas abiertas sobre si la vacuna previene la infección por completo o sólo evita que la gente enferme, añaden un grado de incertidumbre.

Corte de la transmisión

Los ensayos clínicos han demostrado que una vez que una persona se vacuna contra el coronavirus, no enfermará de COVID-19. Una persona que no enferma puede seguir infectándose con el coronavirus. Pero asumamos también que una persona vacunada no puede contagiar el virus a otros, aunque los investigadores todavía no saben si esto es cierto.

Cuando una parte suficiente de la población está vacunada, al virus le cuesta encontrar nuevas personas a las que infectar, y la epidemia empieza a extinguirse. Y no es necesario vacunar a todo el mundo, sólo a un número suficiente de personas para evitar que el virus se extienda sin control. El número de personas que deben ser vacunadas se conoce como nivel crítico de vacunación. Una vez que la población alcanza ese número, se obtiene la inmunidad de rebaño. La inmunidad de rebaño se produce cuando hay tantas personas vacunadas que una persona infectada apenas puede encontrar a nadie que pueda infectarse, por lo que el virus no puede propagarse a otras personas.Esto es muy importante para proteger a las personas que no pueden vacunarse.

El nivel crítico de vacunación depende de lo infecciosa que sea la enfermedad y de la eficacia de la vacuna. La infecciosidad se mide utilizando el número básico de reproducción -R0-, que es el número de personas a las que una persona infectada contagiaría el virus por término medio si no existieran medidas de protección.

Cuanto más infecciosa es una enfermedad, mayor es el número de personas que deben ser vacunadas para alcanzar la inmunidad oída. Cuanto mayor es la eficacia de la vacuna, menos personas necesitan ser vacunadas.

No es lo mismo en todas partes

Los valores R0 difieren de un lugar a otro porque sus poblaciones se comportan de forma diferente: las interacciones sociales no son iguales en lugares rurales y urbanos, ni en climas cálidos en comparación con los fríos, por ejemplo.

Usando los datos sobre casos positivos, hospitalizaciones y muertes, mi modelo estima que Connecticut tiene actualmente un R0 de 2,88, lo que significa que, de media, cada persona infectada transmitiría el virus a otras 2,88 personas si no se aplicaran medidas de mitigación. Las estimaciones a nivel de condado oscilan entre 1,44 en la zona rural de Alpine (California) y 4,31 en la zona urbana de Hudson (Nueva Jersey).

Pero encontrar un valor de R0 para todo Estados Unidos es especialmente complicado debido a la diversidad de climas y a que el virus ha afectado a diferentes zonas en distintos momentos: el comportamiento no ha sido nada uniforme. Las estimaciones varían entre 2,47 y 8,2, aunque la mayoría de los investigadores sitúan el R0 para todo EE.UU. en torno a 3,

Aunque el R0 varía según el lugar y entre las estimaciones, la eficacia de las vacunas es constante y bien conocida. Las vacunas de Pfizer-BioNTech y Moderna tienen una eficacia del 95% y del 94,5% para prevenir la COVID-19, respectivamente.

Usando los valores de efectividad de la vacuna y el R0, podemos calcular el nivel crítico de vacunación. Para Connecticut, con un R0 de 2,88, es necesario vacunar al 69% de la población. Para todo EE.UU., con un R0 de 3, sería el 70%. En la ciudad de Nueva York, con un R0 estimado de 4,26 sería el 80%.

Mucha incertidumbre

Aunque las matemáticas son relativamente sencillas, las cosas se complican cuando se consideran cuestiones importantes para las que los epidemiólogos aún no tienen respuesta.

En primer lugar, la fórmula del nivel crítico de vacunación supone que las personas interactúan al azar. Pero en el mundo real, las personas interactúan en redes muy estructuradas en función del trabajo, los viajes y las conexiones sociales. Cuando se tienen en cuenta esos patrones de contacto, algunos investigadores descubrieron que los niveles críticos de vacunación son considerablemente menores en comparación con la suposición de interacciones aleatorias.

Desgraciadamente, otras incógnitas podrían tener un efecto contrario.

Los ensayos de vacunas muestran claramente que las personas vacunadas no enferman de COVID-19. Pero aún se desconoce si las vacunas evitan que las personas contraigan infecciones leves que podrían transmitir a otros. Si las personas vacunadas aún pueden infectarse y transmitir el virus, entonces la vacunación no proporcionará inmunidad de grupo, aunque seguiría previniendo enfermedades graves y reduciendo la mortalidad drásticamente.

Una última cuestión que queda por responder es cuánto tiempo dura la inmunidad al coronavirus después de que una persona sea vacunada. Si la inmunidad disminuye después de unos meses, entonces cada individuo necesitará repetidas vacunaciones.

Es difícil decir con certeza cuántas personas necesitan ser vacunadas para acabar con esta pandemia. Pero aun así, la llegada de las vacunas COVID-19 ha sido la mejor noticia en 2020. En 2021, a medida que una gran proporción de individuos en Estados Unidos se vacunen, el país se dirigirá hacia el nivel crítico de vacunación -cualquiera que sea- para que la vida pueda empezar a volver a la normalidad.