La matemática difícil de la inmunidad colectiva para Covid-19
¿Cuándo dejará de propagarse una enfermedad a una población? La fórmula es simple, pero las variables son mucho más complicadas.
Wired
No es fácil determinar cuándo una enfermedad dejará de propagarse a través de la población. Ilustración: Olena Shmahalo / Quanta Magazine
Si bien muchas cosas sobre la pandemia de Covid-19 siguen siendo inciertas, sabemos cómo es probable que termine: cuando la propagación del virus comienza a disminuir (y finalmente cesa por completo) porque suficientes personas han desarrollado inmunidad al virus. En ese momento, ya sea provocado por una vacuna o por personas que contraen la enfermedad, la población ha desarrollado "inmunidad colectiva".
"Una vez que el nivel de inmunidad pasa un cierto umbral, la epidemia comenzará a desaparecer, porque no hay suficientes personas nuevas para infectar", dijo Natalie Dean de la Universidad de Florida.
Si bien determinar ese umbral para Covid-19 es crítico, hay muchos matices involucrados en el cálculo de la cantidad exacta de la población que debe ser inmune para que la inmunidad de rebaño surta efecto y proteja a las personas que no son inmunes.
Al principio parece bastante simple. Lo único que necesita saber es cuántas personas, en promedio, están infectadas por cada persona infectada. Este valor se llama R0 (se pronuncia "R nada"). Una vez que tenga eso, puede conectarlo a una fórmula simple para calcular el umbral de inmunidad del rebaño: 1 - 1 / R0.
Supongamos que el R0 para Covid-19 es 2.5, lo que significa que cada persona infectada infecta, en promedio, a otras dos personas y media (una estimación común). En ese caso, el umbral de inmunidad del rebaño para Covid-19 es 0.6, o 60 por ciento. Eso significa que el virus se propagará a un ritmo acelerado hasta que, en promedio, en diferentes lugares, el 60 por ciento de la población se vuelva inmune.
En ese punto, el virus aún se propagará, pero a un ritmo de desaceleración, hasta que se detenga por completo. Del mismo modo que un automóvil no se detiene en el momento en que quita el pie del acelerador, el virus no desaparecerá en el momento en que se alcance la inmunidad del rebaño.
“Se podría imaginar que una vez que el 60 por ciento de la población está infectada, la cantidad de infecciones comienza a disminuir. Pero podría ser otro 20 por ciento el que se infecta mientras la enfermedad comienza a desaparecer ”, dijo Joel Miller, de la Universidad La Trobe en Australia.
Ese 60 por ciento es también el umbral más allá del cual las nuevas introducciones del virus —por ejemplo, un pasajero infectado que desembarca de un crucero en un puerto saludable con inmunidad de rebaño— se agotará rápidamente.
"No significa que no puedas iniciar un incendio, pero ese brote va a morir", dijo Kate Langwig, del Instituto Politécnico de Virginia y la Universidad Estatal.
Sin embargo, las cosas se complican rápidamente. El umbral de inmunidad del rebaño depende de cuántas personas infecta cada persona infectada, un número que puede variar según la ubicación. La persona infectada promedio en un edificio de apartamentos puede infectar a muchas más personas que la persona infectada promedio en un entorno rural. Entonces, si bien un R0 de 2.5 para Covid-19 puede ser un número razonable para todo el mundo, casi seguramente variará considerablemente en un nivel más local, promediando mucho más en algunos lugares y más bajo en otros. Esto significa que el umbral de inmunidad del rebaño también será superior al 60 por ciento en algunos lugares y menor en otros.
"Creo que el rango de R0 consistente con los datos de Covid-19 es mayor de lo que la mayoría de la gente le da crédito", dijo Marc Lipsitch de la Universidad de Harvard, quien ha estado asesorando a funcionarios de salud en Massachusetts y en el extranjero. Citó datos que indican que podría ser más del doble en algunos entornos urbanos que el promedio general de los Estados Unidos.
Y así como R0 resulta ser una variable, y no un número estático, la forma en que las personas adquieren su inmunidad también varía, con importantes implicaciones para calcular ese umbral de inmunidad de rebaño.
Por lo general, los investigadores solo piensan en la inmunidad colectiva en el contexto de las campañas de vacunación, muchas de las cuales suponen que todos tienen la misma probabilidad de contraer y propagar una enfermedad. Pero en una infección de propagación natural, ese no es necesariamente el caso. Las diferencias en los comportamientos sociales hacen que algunas personas tengan más exposición a una enfermedad que otras. Las diferencias biológicas también juegan un papel en la probabilidad de que las personas se infecten.
Gabriela Gomes, de la Universidad de Strathclyde en Escocia, estudia cómo las diferencias biológicas y de comportamiento pueden afectar la propagación de un virus. Ella concluye que algunas partes del mundo ya pueden estar cerca de alcanzar la inmunidad colectiva. Cortesía de Gabriela Gomes.
"Nacimos diferentes, y luego estas diferencias se acumulan a medida que vivimos diferentes experiencias", dijo Gabriela Gomes, de la Universidad de Strathclyde en Escocia. "Esto afecta la capacidad de las personas para combatir un virus".
Los epidemiólogos se refieren a estas variaciones como la "heterogeneidad de susceptibilidad", es decir, las diferencias que hacen que algunas personas tengan más o menos probabilidades de infectarse.
Pero esto es demasiado matiz para las campañas de vacunación. "Las vacunas generalmente no se distribuyen en una población con respecto a cuántos contactos tienen las personas o cuán susceptibles son, porque no lo sabemos", dijo Virginia Pitzer, de la Escuela de Salud Pública de Yale. En cambio, los funcionarios de salud adoptan un enfoque maximalista y, en esencia, vacunan a todos.
Sin embargo, en una pandemia en curso sin garantía de que una vacuna esté disponible en el corto plazo, la heterogeneidad de susceptibilidad tiene implicaciones reales para el umbral de inmunidad de rebaño de la enfermedad.
En algunos casos aumentará el umbral. Esto podría ser cierto en lugares como hogares de ancianos, donde la persona promedio podría ser más susceptible a Covid-19 que la persona promedio en la población en general.
Pero a mayor escala, la heterogeneidad generalmente reduce el umbral de inmunidad del rebaño. Al principio, el virus infecta a las personas que son más susceptibles y se propaga rápidamente. Pero para seguir propagándose, el virus tiene que pasar a las personas que son menos susceptibles. Esto dificulta la propagación del virus, por lo que la epidemia crece más lentamente de lo que podría haber anticipado en función de su tasa de crecimiento inicial.
"Es probable que la primera persona infecte a las personas que son más susceptibles, dejando a las personas que son menos susceptibles a la segunda mitad de la epidemia, lo que significa que la infección podría eliminarse antes de lo esperado". Dijo Lipsitch.
Estimando la heterogeneidad
Entonces, ¿cuánto más bajo es el umbral de inmunidad de rebaño cuando se habla de un virus que se propaga en la naturaleza, como la pandemia actual?
Según los modelos estándar, alrededor del 60 por ciento de la población de los EE. UU. Necesitaría vacunarse contra Covid-19 o recuperarse de él para frenar y finalmente detener la propagación de la enfermedad. Pero muchos expertos con los que hablé sospechan que el umbral de inmunidad del rebaño para la inmunidad adquirida naturalmente es más bajo que eso.
"Creo que es potencialmente entre 40 y 50 por ciento", dijo Pitzer.
Lipsitch está de acuerdo: "Si tuviera que adivinar, probablemente lo pondría alrededor del 50 por ciento".
En su mayoría son solo estimaciones informadas, porque es muy difícil cuantificar qué hace que una persona sea más susceptible que otra. Muchas de las características que podría pensar asignar a alguien, como la distancia social que están haciendo, pueden cambiar de una semana a otra.
“Todo el problema de la heterogeneidad solo funciona si las fuentes de heterogeneidad son las propiedades a largo plazo de una persona. Si se trata de un bar, eso en sí mismo no es lo suficientemente sostenido como para ser una fuente de heterogeneidad ", dijo Lipsitch.
La heterogeneidad puede ser difícil de estimar, pero también es un factor importante para determinar cuál es realmente el umbral de inmunidad del rebaño. Langwig cree que la comunidad epidemiológica no ha hecho lo suficiente para tratar de hacerlo bien.
"Hemos sido un poco descuidados al pensar en la inmunidad colectiva", dijo. "Esta variabilidad realmente importa, y debemos ser cuidadosos para ser más precisos sobre cuál es el umbral de inmunidad del rebaño".
Algunos documentos recientes lo han intentado. En junio, la revista Science publicó un estudio que incorporó un grado modesto de heterogeneidad y estimó el umbral de inmunidad del rebaño para Covid-19 en 43 por ciento en poblaciones amplias. Pero uno de los coautores del estudio, Tom Britton, de la Universidad de Estocolmo, cree que hay fuentes adicionales de heterogeneidad que su modelo no tiene en cuenta.
"En todo caso, creo que la diferencia es mayor, por lo que, de hecho, el nivel de inmunidad del rebaño es probablemente un poco menor al 43 por ciento", dijo Britton.
Otro nuevo estudio adopta un enfoque diferente para estimar las diferencias en la susceptibilidad a Covid-19 y pone el umbral de inmunidad de rebaño aún más bajo. Los 10 autores del artículo, que incluyen a Gomes y Langwig, estiman que el umbral para la inmunidad natural del ganado contra Covid-19 podría ser tan bajo como el 20 por ciento de la población. Si ese es el caso, los lugares más afectados del mundo pueden estar cerca de él.
"Estamos llegando a la conclusión de que las regiones más afectadas, como Madrid, pueden estar cerca de alcanzar la inmunidad colectiva", dijo Gomes. En mayo se publicó una versión anterior del documento, y los autores están trabajando actualmente en una versión actualizada, que esperan publicar pronto. Esta versión incluirá estimaciones de inmunidad de rebaño para España, Portugal, Bélgica e Inglaterra.
Sin embargo, muchos expertos consideran que estos nuevos estudios, no todos los cuales han sido revisados por pares todavía, no son confiables.
En un
hilo de Twitter en mayo, Dean enfatizó que existe demasiada incertidumbre sobre los aspectos básicos de la enfermedad, desde los diferentes valores de R0 en diferentes entornos hasta los efectos de relajar el distanciamiento social, como para depositar mucha confianza en los umbrales exactos de inmunidad de rebaño. El umbral podría ser un número siempre que muchas personas usen máscaras y eviten grandes reuniones, y otro número mucho más alto si y cuando la gente baja la guardia.
Otros epidemiólogos también son escépticos de los bajos números. Jeffrey Shaman, de la Universidad de Columbia, dijo que el 20 por ciento de la inmunidad del rebaño "no es consistente con otros virus respiratorios. No es consistente con la gripe. Entonces, ¿por qué se comportaría de manera diferente para un virus respiratorio frente a otro? No entiendo eso ".
Miller agregó: "Creo que el umbral de inmunidad del rebaño [para la inmunidad adquirida naturalmente] es inferior al 60 por ciento, pero no veo evidencia clara de que ningún [lugar] esté cerca de él".
En última instancia, la única forma de escapar verdaderamente de la pandemia de Covid-19 es lograr la inmunidad de rebaño a gran escala, en todas partes, no solo en un pequeño número de lugares donde las infecciones han sido más altas. Y eso probablemente solo sucederá una vez que una vacuna esté en uso generalizado.
Mientras tanto, para evitar la propagación del virus y reducir el valor de R0 tanto como sea posible, el distanciamiento, las máscaras, las pruebas y el rastreo de contactos están a la orden del día en todas partes, independientemente de dónde coloque el umbral de inmunidad del rebaño.
"No puedo pensar en ninguna decisión que tome de manera diferente en este momento si supiera que la inmunidad del rebaño está en otro lugar dentro del rango que creo que es, que es del 40 al 60 por ciento", dijo Lipsitch.
Shaman también cree que la incertidumbre sobre el umbral de inmunidad de rebaño adquirido naturalmente, combinado con las consecuencias de equivocarse, solo deja un camino a seguir: haga nuestro mejor esfuerzo para prevenir nuevos casos hasta que podamos introducir una vacuna para lograr la inmunidad de rebaño de manera segura.
"La pregunta es, ¿podría la ciudad de Nueva York soportar otro brote?" él dijo. "No lo sé, pero no juguemos con ese fuego".
