Quantas pessoas precisam de uma vacina COVID-19 para deter o coronavírus?

Foi claro durante algum tempo que, pelo menos nos EUA, a única saída para a pandemia do coronavírus coronário será através da vacinação. A rápida implantação das vacinas contra o vírus corona está em andamento, mas quantas pessoas precisam ser vacinadas para controlar esta pandemia?

Eu sou um biólogo computacional que usa dados e modelos de computador para responder à questão biológica na Universidade de Connecticut. Tenho acompanhado a epidemia COVID-19 do meu estado com um modelo de computador para ajudar a prever o número de hospitalizações no Hospital John Dempsey da Universidade de Connecticut.

Este tipo de modelo de computador e a teoria subjacente também podem ser usados para calcular as taxas de vacinação necessárias para quebrar a cadeia de transmissão do coronavírus. Minha estimativa é que, para todo os EUA, cerca de 70% da população precisa ser vacinada para deter a pandemia. Mas variação na forma como as pessoas se comportam em diferentes partes do país, bem como perguntas abertas sobre se a vacina evita a infecção completamente ou apenas evita que as pessoas fiquem doentes, acrescente um grau de incerteza.

Cortar a transmissão

Testes clínicos mostraram que uma vez que uma pessoa é vacinada contra o coronavírus, ela não vai adoecer com COVID-19. Uma pessoa que não adoece ainda pode ser infectada com o coronavírus. Mas vamos assumir também que uma pessoa vacinada não pode espalhar o vírus para outras, embora os pesquisadores ainda não saibam se isso é verdade.

Quando uma quantidade suficiente da população é vacinada, o vírus tem dificuldade em encontrar novas pessoas para infectar, e a epidemia começa a se extinguir. E nem todos precisam ser vacinados, apenas pessoas suficientes para impedir que o vírus se espalhe fora de controle. O número de pessoas que precisam ser vacinadas é conhecido como o nível crítico de vacinação. Quando uma população atinge esse número, obtém-se imunidade do rebanho. A imunidade do rebanho é quando há tantas pessoas vacinadas que uma pessoa infectada dificilmente consegue encontrar alguém que possa ser infectada e, portanto, o vírus não pode se propagar para outras pessoas. Isso é muito importante para proteger as pessoas que não podem ser vacinadas.

O nível crítico de vacinação depende de quão infecciosa a doença é e de quão eficaz a vacina é. A infecciosidade é medida usando o número básico de reprodução – R0 – que é quantas pessoas uma pessoa infectada espalharia o vírus, em média, se não existissem medidas de proteção.

Quanto mais infecciosa for uma doença, maior é o número de pessoas que precisam ser vacinadas para alcançar a imunidade auditiva. Quanto maior a eficácia da vacina, menos pessoas precisam ser vacinadas.

Não é o mesmo em todo lugar

Valores R0 diferem de lugar para lugar porque suas populações se comportam de maneira diferente – as interações sociais não são as mesmas em locais rurais e urbanos, nem em climas quentes em comparação com os frios, por exemplo.

Usando os dados sobre casos positivos, hospitalizações e mortes, meu modelo estima que Connecticut tem atualmente um R0 de 2,88, o que significa que, em média, cada pessoa infectada passaria o vírus para 2,88 outras pessoas se não houvesse medidas de mitigação. As estimativas ao nível do município variam de 1,44 na zona rural dos Alpes, Califórnia, a 4,31 na zona urbana de Hudson, Nova Jersey.

Mas encontrar um valor R0 para todos os EUA é especialmente complicado devido à diversidade de climas e porque o vírus afectou áreas diferentes em momentos diferentes – o comportamento tem estado longe de ser uniforme. As estimativas variam de 2,47 a 8,2, embora a maioria dos pesquisadores coloque R0 para todos os EUA em torno de 3,

Embora R0 varie de acordo com o local e entre estimativas, a eficácia das vacinas é constante e bem conhecida. As vacinas Pfizer-BioNTech e Moderna são 95% e 94,5% eficazes na prevenção da COVID-19, respectivamente.

Usando valores para a eficácia da vacina e o R0, podemos calcular o nível crítico de vacinação. Para Connecticut, com um R0 de 2,88, 69% da população necessita de ser vacinada. Para todos os EUA, com um R0 de 3, isto seria 70%. Em Nova York, com um R0 estimado de 4,26 isso seria 80%.

Muita incerteza

Embora a matemática seja relativamente simples, as coisas se complicam quando se considera questões importantes para as quais os epidemiologistas ainda não têm respostas.

First, a fórmula para o nível crítico de vacinação assume que as pessoas interagem de forma aleatória. Mas, no mundo real, as pessoas interagem em redes altamente estruturadas, dependendo do trabalho, viagens e conexões sociais. Quando esses padrões de contato são considerados, alguns pesquisadores descobriram que os níveis críticos de vacinação são consideravelmente menores em comparação com a hipótese de interações aleatórias.

Felizmente, outras incógnitas podem ter um efeito oposto.

Os testes de vacinação mostram claramente que as pessoas vacinadas não adoecem com a COVID-19. Mas ainda não se sabe se as vacinas evitam que as pessoas fiquem com infecções leves que poderiam passar para outras. Se as pessoas vacinadas ainda puderem ser infectadas e transmitir o vírus, então a vacinação não fornecerá imunidade ao rebanho – embora ainda previna doenças graves e reduza drasticamente a mortalidade.

Uma pergunta final que ainda falta responder é quanto tempo dura a imunidade ao coronavírus depois que uma pessoa é vacinada. Se a imunidade diminuir após alguns meses, então cada indivíduo precisará de várias vacinas.

É difícil dizer com certeza quantas pessoas precisam ser vacinadas para acabar com esta pandemia. Mas mesmo assim, a chegada das vacinas COVID-19 tem sido a melhor notícia em 2020. Em 2021, como uma grande proporção de indivíduos nos Estados Unidos recebe a vacina, o país estará caminhando para o nível crítico de vacinação – seja ele qual for – para que a vida possa começar a voltar ao normal.