Ковидная реальность и коллективный иммунитет

   В 2020 году человечество столкнулось с серьезной, беспрецедентной для нашего времени по своим масштабам проблемой - пандемией COVID-19.
   Беспрецедентны и принимаемые на уровне отдельных государств и на общемировом уровне коллективные усилия в борьбе с пандемией.
   Скоро уже год, как мир живет в совершенно новом режиме, пытаясь минимизировать жертвы эпидемии, экономический ущерб и проявления в ряде стран явных или скрытых протестов, связанных с разным отношением к проблеме в разных слоях общества. Такая ситуация может быть названа Новой Ковидной Реальностью (НКР), настолько глубоко и повсеместно она изменила жизнь людей.
   В то же время НКР безусловно ускорит развитие новых методик в медицине, биологии, образовании, бизнесе и приведет, нужно надеяться, к новому, более реалистическому, адекватному и гуманистическому осмыслению и решению политических проблем.
   Предприняты огромные усилия по ускоренному созданию эффективных вакцин против COVID-19 и подготовке мощностей для их производства. В России впервые (хотя и с изменением принятого порядка регистрации после третьего этапа испытаний) зарегистрирована и проходит последний этап испытаний вакцина Спутник V, созданы и испытываются другие российские и произведенные за рубежом вакцины. В Англии имеется группа добровольцев, согласных на искусственное заражение  COVID-19 после вакцинации и образования достаточно высокого уровня антител с целью проверки действенности вакцины AZD 1222. По-видимому, разрешение на проведение таких уникальных испытаний, направленных на скорейшую проверку эффективности вакцины, будет дано.
   При клиническом лечении заболевших изучается влияние существующих и новых медицинских препаратов.
   Исследуются и выявляются наиболее эффективные противоэпидемические средства и меры защиты людей, включая новые методы, основанные на интернет технологиях и мобильной связи. Многие научные и научно-технические конференции, семинары и заседания проходят в онлайн режиме (zoom or meet). Это же касается и учебного процесса во многих университетах и школах.
    Развиваются и новые, более адекватные специфике COVID-19 методики изучения эпидемических процессов.
Создаются аналитические и компьютерные модели, учитывающие специфические особенности передачи вируса SARS-CoV-2 и распространения COVID-19.
   В частности, недавно была разработана новая дискретная во времени (описывающая развитие эпидемии день за днем) модель распространения эпидемий, применимая к COVID-19 и позволяющая учесть действие карантинных мер (ограничений) [1-3]. В настоящее время эта модель получила дальнейшее развитие, как в дискретном так и в непрерывном по времени дифференциальном виде, при участии также Института общей физики РАН [4]. Важным отличием этой модели от ранее развитых SIS и SIR моделей является учет невозможности выздоровления от инфекции COVID-19 за сколь угодно малое время (допускаемое в моделях SIS и SIR).
   Оказалось, что новые случаи заболевания сводятся почти к нулю и могут сохраняться на этом уровне при числе переболевших, составляющих малый процент от популяции какой-то территории (страна, город, поселение), если поддерживаются определенные базовые параметры модели.  А именно среднее число «опасных контактов» на одного вирусоносителя в сутки и средний коэффициент восприимчивости человека к вирусу. Эти параметры напрямую связаны с правильно выбранными и поддерживаемыми карантинными ограничениями (КО). Их произведение может быть соотнесено с коэффициентом редупликации R0 в модели SIR. Существенную роль в новой модели распространения эпидемий играет также доля начальное количество заболевших в популяции.   Оказалось, что полное число заболеваний практически прекращает расти, т.е. эпидемия может быть остановлена за счет ограниченных, но строго соблюдаемых карантинных  ограничений (КО). Благодаря им фактически достигается искусственно поддерживаемый коллективный иммунитет (ИПКИ).
  Основным результатом этой модели, учитывающей особенности COVID-19, является утверждение: для каждого уровня карантинных мер существует свое значение ИПКИ, которое может быть на уровне 2-3% и менее, что гораздо меньше естественного (без применения КО) значения коллективного иммунитета (КИ), появляющегося при 65-80% переболевших,  в зависимости от естественных параметров эпидемического процесса. КИ это максимальная доля людей в популяции, которая может заболеть в данном цикле циркуляции вируса. Рассмотрение такого КИ в отношении COVID-19 и его трагические последствия обсуждены недавно в [5]. Это обсуждение служит еще одним подтверждением необходимости выверенных карантинных мероприятий для достижения ИПКИ. 
   Конкретное значение инфицированных, обеспечивающее ИПКИ на низком уровне вычисляется в модели как функция базовых параметров модели. В свою очередь, нахождение меняющихся со временем значений этих параметров модели в зависимости от принимаемых в текущее время карантинных мер является важной проблемой, подлежащей решению на основе накопления статистических данных о числе новых заболеваний в условиях тех или иных КО. По имеющимся в настоящее время данным ношение масок может снижать заболеваемость до 2 раз, ношение очков также в разы.
   Введение КО и их неукоснительное выполнение населением является необходимым условием успешной борьбы со столь серьезной инфекцией как COVID-19, когда госпитализация значительной доли заболевших необходима. Ограниченные возможности для госпитализации и качественного лечения (существующие в любом государстве) являются одним из важных факторов для введения КО при COVID-19. При этом необходимо минимизировать ущерб экономике, поэтому отбор эффективных, но ограниченных карантинных мер является важнейшей проблемой, а вводимые КО  требуют проявления сознательного подхода от граждан региона, где они введены.
   Чем раньше вводятся КО и чем строже они выполняются и контролируются, тем легче достичь ИПКИ на относительно низком уровне [4]. Это соответствует как результатам развитой модели, так и практическим результатам, достигнутым например в Китае, где началась пандемия и где она практически подавлена, благодаря сначала предельно строгим, а сейчас уже весьма умеренным КО.  Число новых заболеваний в Китае устойчиво держится на уровне нескольких десятков заболевших в день. При этом можно говорить о приближении в Китае к ИПКИ на уровне менее 0.01% от общего населения.
    Такой низкий уровень ИПКИ уже недостижим в других странах, где КО и контроль их исполнения не вводились столь  строго, в частности и в силу культурно-этнических традиций и принятых политических принципов управления. Тем не менее добиться сохранения ИПКИ на уровне нескольких процентов поддержанием не столь многочисленных, но строго контролируемых КО в России и в странах Западной Европы еще не поздно, вполне реально и необходимо. Эти КО должны динамически поддерживаться вплоть до массового использования реально эффективных и безопасных вакцин против COVID-19.   
    Если говорить о прогнозах, то они для разных стран (при почти прерванном сообщении между странами), для разных областей и регионов весьма  различны. Сейчас имеет место резкое усиление темпа заболеваемости, связанное со слишком быстрым снятием ограничений в конце лета и начале осени. Эта тенденция наблюдается во всем мире и особенно сильно проявилась во Франции и Израиле.               
      Рассмотрим для определенности ситуацию в Москве, где заболеваемость наиболее высока в силу высокой плотности населения и его интенсивного передвижения. На 28 ноября в Москве в совокупности было официально выявлено 600000 случаев заболевания на примерно 13 млн. человек. Таким образом официально зарегистрированных заболевших в Москве 4,6%.
    Сейчас ежедневно в Москве заболевает около 7000  человек. Согласно разработанной модели при строгом соблюдении КО, а именно ношении масок и (желательно и перчаток) в общественных местах, соблюдении социальной дистанции, а также благодаря таким КО, как перевод возможно большего числа сотрудников на удаленную работу, исключение активного передвижения людей в возрасте 65+, 4-6 недельное закрытие очного обучения в школах и институтах, ситуацию можно переломить в течение примерно 30 дней и вернуться на уровень не более 600-800 заболеваний в день в Москве (уровень до примерно 50-70 новых заболеваний в день на 1 млн. жителей). Далее, при постепенном переходе к очному обучению, поддерживая остальные КО можно надеяться сохранить уровень ИПКИ в рамках 5-6% от населения Москвы и в этом режиме оставаться до появления достаточного количества эффективной и безопасной вакцины.
Такой сценарий может быть достигнут строгим и массовым соблюдением людьми уже введенных КО,  что возможно только при строгом, широком хотя и доброжелательном контроле. Доброжелательный характер требований особенно необходим из-за психологической усталости людей от непривычных и долгих ограничений. При умеренном уровне карантинных мер (динамически зависящем от текущей ситуации) негативное влияние на экономику не будет столь велико, как в период весеннего локдауна.
Отметим, что по данным Роспотребнадзора у многих москвичей обнаруживается положительный тест на так называемые IgG антитела,  возможно говорящий о перенесенном бессимптомном или почти бессимптомном заболевании COVID-19, не попадающем в официальную статистику ~5 % заболеваний.
Приведенные оценки зависят от количества бессимптомных случаев, но не столь сильно, чтобы радикально изменить обсуждавшиеся выше прогнозы официально регистрируемых, а значит весьма серьезно протекающих случаев заболевания COVID-19.

[1] Trigger, S.A., Initial stage of the COVID-19 infection process in human population 2, MedRxiv, https://doi.org/10.1101/2020.04.13.20063701 (2020), Research Gate, 9 May 2020.
[2] Trigger, S.A., COVID-19: Role of the asymptomatic cases, Research Gate, 5 May 2020.
[3] Trigger, S.A., Czerniawski, E.B., Equation for epidemic spread with the quarantine measures: application to COVID-19, Physica Scripta 95, 105001 (2020).
[4] Trigger S.A., Czerniawski E.B., Ignatov A.M., The model for epidemic transmission with quarantine measures: application to COVID-19, Research Gate, July 2020.
[5] Christie Aschwanden,   The false promise of herd immunity for COVID-19, Nature, News Feature, 21 October 2020