Mặc cho những cố gắng tiêm phòng trên diện rộng, ngưỡng lý thuyết cho thấy việc đánh bại COVID-19 có thể không thể đạt được
Theo: Christie Aschwanden
Bài đăng trên Nature số 591 ngày 25 tháng 3 năm 2021
Khi tỷ lệ tiêm vaccine Covid-19 tăng nhanh trên toàn thế giới, mọi người bắt đầu có thể đặt ra câu hỏi: Đại dịch này sẽ kéo dài bao lâu nữa? Đây là một vấn đề không chắc chắn. Những ý tưởng phổ biến cho rằng khi đạt được số người miễn dịch đủ “ngưỡng” sẽ giúp tạo ra miễn dịch cộng đồng và giúp chúng ta miễn nhiễm với SARS-CoV-2. Tuy nhiên, điều này có vẻ không hiện thực.
Ngưỡng miễn dịch cộng đồng chỉ có thể đạt được khi tỷ lệ tiêm chủng cao, và nhiều nhà khoa học cho rằng xã hội có thể trở lại hoạt động bình thường khi có 60 – 70 % dân số có miễn dịch chủ động thông qua tiêm vaccine hoặc bị động sau khi khỏi bệnh. Nhưng khi đại dịch bước vào năm thứ hai, ý tưởng trên đã có sự thay đổi. Trong tháng 2, nhà khoa học dữ liệu độc lập Youyang Gu đã đổi tên mô hình dự báo COVID-19 từ “Con đường miễn dịch cộng đồng” thành “Con đường trở lại trạng thái bình thường”. Nhà khoa học này cho rằng con đường miễn dịch cộng đồng đã trở nên không chắc chắn do sự lưỡng lự tiêm vaccine, sự xuất hiện của các biến thể mới và sự trì hoãn vaccine cho trẻ em.
Gu là một nhà khoa học dữ liệu, nhưng tư duy này tương đồng với nhiều người trong cộng đồng dịch tễ học. “Chúng tôi đang dần rời bỏ ý tưởng rằng chúng ta sẽ đạt được miễn dịch cộng đồng và sau đó đại dịch sẽ biến mất một cách tốt đẹp”, nhà dịch tễ học Lauren Ancel Meyers, giám đốc điều hành mô hình tổng hợp COVID-19 Austin, Đại học Texas cho biết. Sự thay đổi này phản ánh sự phức tạp và thách thức của đại dịch và không nên làm lu mờ thực tế rằng việc tiêm chủng đang giúp ích. “Vaccine có nghĩa là virus sẽ bắt đầu tiêu tan”. Nhưng khi các biến thể mới phát sinh và khả năng miễn dịch khỏi các bệnh nhiễm trùng có khả năng suy giảm. “Chúng ta có thể thấy mình thất bại vài tháng hoặc một năm trên con đường chiến đấu với mối đe doạ, và vẫn phải đối phó với sự gia tăng trong tương lai”.
Trở thành bệnh đặc hữu giống như bệnh cúm có thể là triển vọng dài hạn của COVID-19. Nhưng trong ngắn hạn, các nhà khoa học đang dự tính một trạng thái bình thường mới không bao gồm miễn dịch cộng đồng. Sau đây là một vài lý do cho giả thuyết này và ý nghĩa của chúng trong năm tới của đại dịch.
Hiện nay, khoảng 50% dân số Israel đã được tiêm phòng vaccine COVID-19 đầy đue, tuy nhiên, miễn dịch cộng đồng vẫn rất khó đạt được hiệu quả.
Liệu vaccine có thể ngăn chặn sự lây truyền?
Chìa khoá cho miễn dịch cộng đồng là ngay cả khi có người bị nhiễm bệnh, có ít hoặc không có các vật chủ nhạy cảm xung quanh để duy trì sự lây truyền – như những người đã được tiêm phòng hoặc đã khỏi bệnh – virus không thể lan truyền và gây bệnh. Ví dụ, vaccine COVID-19 được sản xuất bởi Moderna và Pfizer – BioNTech, rất hiệu quả trong việc ngăn chặn triệu chứng bệnh, tuy nhiên khả năng chống tái nhiễm hoặc lây truyền virus sang người khác thì chưa được làm rõ. Điều đó đặt ra một vấn đề lớn đối với miễn dịch cộng đồng.
Miễn dịch cộng đồng chỉ có thể đạt được nếu chúng ta có vaccine ngăn chặn được sự truyền lây. Nếu không thì cách duy nhất để đạt miễn dịch cộng đồng là tiêm vaccine cho tất cả mọi người. Shweta Bansal, một nhà toán-sinh vật học tại Đại học Georgetown tại Washington DC cho biết: Vấn đề quan trọng là hiệu quả của vaccine để ngăn chặn sự truyền lây cần phải ở mức “khá cao” để có thể đạt miễn dịch cộng đồng. Và tại thời điểm này, dữ liệu chưa thể kết luận. Dữ liệu của Moderna và Pfizer hiện tại tương đối khích lệ, nhưng chính xác thì những loại vaccine này và các loại vaccine khác có thể ngăn chặn được sự truyền lây hay không còn là một câu hỏi lớn.
Khả năng ngăn chặn sự truyền lây của vaccine không cần phải là 100% để tạo ra sự khác biệt. Thậm chí 70% đã là tỷ lệ “tuyệt vời” – theo Samuel Scarpino, một nhà khoa học mạng chuyên nghiên cứu các bệnh truyền nhiễm tại Đại học Northeastern tại Boston, Massachusets. Nhưng vẫn có thể có một lượng đáng kể virus lây lan sẽ gây ra rất nhiều khó khăn để có thể phá vỡ chuỗi truyền lây.
Việc triển khai vaccine không đồng đều
Matt Ferrari – nhà dịch tễ học thuộc trung tâm chức năng bệnh truyền nhiễm, đại học Pennsylvania State cho hay: tốc độ và sự phân phối của các đợt triển khai vaccine là không thể đồng đều vì nhiều lý do khác nhau. Chiến dịch vaccine hoàn hảo trên toàn cầu, trên lý thuyết, có thể xoá sổ COVID-19. Tuy nhiên, trên thực tế chúng ta rất khó có thể đạt được điều đó trên quy mô toàn cầu. Có sự khác biệt lớn về hiệu quả của quá trình triển khai vaccine giữa các quốc gia (xem đồ thị chênh lệch phân phối dưới đây) và thậm chí là giữa các loại vaccine với nhau.
Israel đã bắt đầu chiến dịch tiêm chủng mở rộng từ tháng 12/2020 và hiện là quốc gia đứng đầu về triển khai tiêm vaccine với mục tiêu tiêm cho hơn 1% dân số mỗi ngày – theo Dvir Aran, nhà Y sinh học thuộc Viện công nghệ Technion tại Haifa, Israel. Tính đến giữa tháng 3, khoảng 50% dân số Israel đã được tiêm đầy đủ 2 mũi vaccine. Tuy nhiên, một số người trẻ hiện nay từ chối tiêm vaccine. Trong khi đó, các nước láng giềng của Israel như Lebanon, Syria, Jordan và Ai Cập vẫn chưa tiêm chủng được 1% dân số của họ.
Biểu đồ: Chênh lệch trong phân phối
Trên thế giới, việc triển khai tiêm chủng COVID-19 không đồng đều giữa các quốc gia. Ngay cả khi có quốc gia đạt đến ngưỡng lý thuyết về miễn dịch cộng đồng, việc ngăn chặn sự lây lan của virus cũng vẫn gặp rất nhiều khó khăn.
Việc tiếp cận với vaccine trên khắp Hoa Kỳ không đồng đều. Một số tiểu bang như Georgia và Utah, tỷ lệ tiêm phòng đầy đủ là dưới 10%, trong khi đó tỷ lệ này tại Alaska và New Mexico là trên 16%.
Việc ưu tiên phân phối vaccine cho người lớn tuổi – đối tượng có nguy cơ tử vong cao do COVID-19 được thực hiện ở hầu hết các quốc gia. Tuy nhiên, các vaccine dành cho trẻ em và thanh thiếu niên của Pfizer – BioNTech và Moderna đã đăng ký hiện đang trong giai đoạn thử nghiệm lâm sàng; vaccine AstraZeneca – Oxford và vaccine Sinovac Biotech đang được thử nghiệm ở trẻ em dưới 3 tuổi. Nhưng phải mất hàng tháng để có được kết quả thử nghiệm. Nếu không thể tiêm chủng cho trẻ em, tỷ lệ người lớn được tiêm chủng cần phải được nâng cao hơn nữa để đạt ngưỡng miễn dịch cộng đồng. Theo Bansal: Vaccine Pfizer có thể tiêm được cho người từ 16 tuổi trở lên nhưng các vaccine khác chỉ được chấp thuận cho độ tuổi từ 18 trở lên. Tại Hoa Kỳ, theo dữ liệu điều tra dân số năm 2010 thì có 24% dân số dưới 18 tuổi. Nếu hầu hết những người dưới 18 không thể được tiêm vaccine, vậy 100% người trên 18 tuổi phải được tiêm vaccine thì Hoa kỳ mới có thể đạt 76% – ngưỡng miễn dịch cộng đồng.
Một điều quan trọng khác cẫn xem xét – theo Bansal – là cấu trúc địa lý của miễn dịch cộng đồng. Không có một cộng đồng nào là biệt lập hoàn toàn và sự liên hệ giữa các cộng đồng thực sự quan trọng. COVID-19 xảy ra theo khu vực rải rác trên khắp Hoa Kỳ là kết quả của hoạt động của con người hoặc chính sách riêng của từng cộng đồng. Các nỗ lực tiêm chủng trước đây cho thấy rằng miễn dịch có xu hướng phân cụm theo địa lý. Tiêm chủng bệnh sởi là một ví dụ về đề kháng cục bộ có thể dẫn đến sự tái bùng phát của bệnh. Sự phân cụm địa lý sẽ tạo ra khó khăn cho mục tiêu miễn dịch cộng đồng, về cơ bản là chúng ta sẽ chơi trò “đập chuột” với sự bùng phát của COVID. Ngay cả đối với một quốc gia có tỷ lệ tiêm chủng cao như Israel, nếu các nước xung quanh không đạt tỷ lệ tương tự, tiềm năng đối với những đợt bùng phát mới vẫn rất cao.
Brazil bắt đầu triển khai chiến dịch tiêm chủng mở rộng sử dụng vaccine Sinovac Biotech’s Coronavac từ tháng 1/2021
Các biến thể mới thay đổi cân bằng miễn dịch cộng đồng
Ngoài các khó khăn và rào cản trong triển khai và phân bổ vaccine, các biến thể mới liên tục xuất hiện có thể làm khả năng lây truyền và kháng vaccine cao hơn. “Chúng ta đang trong một cuộc đua với các biến thể mới” – theo Sara Del Valle, nhà tính toán dịch tễ học thuộc phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos tại New Mexico. Thời gian lây truyền càng kéo dài thì càng có nhiều thời gian cho các biến thể mới xuất hiện và lan rộng.
Câu chuyện đang xảy ra tại Brazil là một cảnh báo. Nghiên cứu được công bố trên Science cho thấy sự chậm lại của COVID-19 tại thành phố Manaus từ tháng 5 đến tháng 10 được cho là do hiệu ứng của miễn dịch cộng đồng (Buss và cs. Science 371: 288-292; 2021). Các khu vực đã bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi dịch bệnh và khoảng hơn 60 % dân số đã bị nhiễm vào tháng 6/2020 (tính toán bởi nhà miễn dịch học Ester Sabino và cs thuộc đại học São Paulo, Brazil). Theo một số ước tính, tỷ lệ nhiễm này có thể đã đủ để đưa đến khả năng miễn dịch cộng đồng. Nhưng, vào tháng 1/2021, Manaus đã chứng kiến một đợt tái bùng phát với số lượng ca bệnh rất lớn. Mức tăng đột biến này xảy ra do sự xuất hiện của biến thể P.1, điều này cho thấy những lần nhiễm trước không tạo ra bảo vệ có hiệu lực rộng rãi đối với virus. “Trong tháng 1, 100% các trường hợp ở Manaus là do P.1” – Sabino cho biết. Theo Scarpino: 60% có thể là một ước tính quá cao. Mặc dù vậy, chúng ta vẫn có khả năng bảo hộ nếu có mức miễn dịch cao.
Một vấn đề khác cần giải quyết đó là tỷ lệ miễn dịch cao trong cộng đồng có thể tạo ra áp lực dẫn tới sự xuất hiện của các biến thể có khả năng gây bệnh cho những người đã được tiêm phòng. Tiêm phòng nhanh chóng và triệt để có thể ngăn một biến thể mới lây lan. Nhưng, sự đồng đều của chiến dịch vaccine sẽ tạo ra một thách thức. Chúng ta có một nhóm có miễn dịch và nhóm khác thì không, và chúng ta sẽ mắc kẹt trong tình trạng này – theo Ferrari. Vaccine gần như chắc chắn sẽ tạo ra áp lực dẫn đến sự tiến hoá của các biến thể, và đó cũng là lý do chính đáng để thiết lập các quy trình giám sát chúng.
Miễn dịch có thể không kéo dài vĩnh viễn
Các tính toán về miễn dịch cộng đồng cần xem xét hai nguồn miễn dịch là chủ động – do dùng vaccine, và thụ động – do mắc bệnh trong tự nhiên. Những người phục hồi sau nhiễm SARS-CoV-2 dường như phát triển một số khả năng miễn dịch, tuy nhiên, hiệu lực của miễn dịch này kéo dài bao lâu vẫn là một câu hỏi, Bansal cho biết. Những hiểu biết về coronavirus và những bằng chứng sơ bộ về SARS-CoV-2 cho thấy khả năng bảo hộ suy yếu dần theo thời gian, lý do này cần được đưa vào trong tính toán. Bansal cho hay: Chúng ta vẫn còn thiếu những dữ liệu để kết luận về sự suy giảm khả năng bảo hộ, nhưng chắc chắn không phải là 0 hoặc 100.
Người lập mô hình sẽ không thể đếm được tất cả những người đã nhiễm bệnh trong khi tính toán mức độ tiệm cận tới ngưỡng miễn dịch cộng đồng của một cộng đồng cụ thể. Và họ sẽ phải cân nhắc rằng vaccine không thể bảo hộ 100%. Nếu khả năng miễn dịch thụ động chỉ tồn tại trong một thời gian ngắn – tháng, điều đó cung cấp một thời hạn tin cậy để thực hiện đưa vaccine. Mặt khác, dữ liệu miễn dịch từ tiêm vaccine cũng rất quan trọng để đánh giá độ dài miễn dịch đồng thời đánh giá sự cần thiết của việc tiêm nhắc lại. Vì những lý do trên, COVID-19 có thể trở nên giống như bệnh cúm.
Vaccine có thể thay đổi hành vi của loài người
Với tỷ lệ tiêm chủng như hiện nay, Israel đang đứng trên ngưỡng miễn dịch cộng đồng. Vấn đề là, càng có nhiều người có miễn dịch, hoạt động của họ sẽ tăng dần lên, và điều này dẫn đến sự thay đổi cân bằng miễn dịch cộng đồng – mà phần lớn phụ thuộc vào việc bao nhiêu người đang tiếp xúc với virus. Vaccine không phải là áo chống đạn – theo Aran. Tưởng tượng vaccine mang lại sự bảo vệ 90%, nếu trước đây bạn gặp 1 người, và bây giờ, với vaccine, bạn gặp 10 người, và chúng ta lại bắt đầu lại từ đầu.
Khía cạnh thách thức nhất của mô hình COVID-19 là thành phần xã hội học. Meyers cho biết: Những gì chúng ta biết về hành vi của con người trước đây trở nên vô nghĩa vì chúng ta đang sống trong một thế giới chưa từng có và những hành vi không thể đoán trước. Meyers và cs đang nỗ lực thay đổi mô hình với tốc độ nhanh chóng, từ khuyến cáo đeo khẩu trang cho tới giãn cách xã hội. Các biện pháp phi dược phẩm sẽ tiếp tục giữ một vai trò quan trọng – Del Valle cho biết. Mục tiêu là phá vỡ đường truyền lây, giảm thiểu giao tiếp xã hội và duy trì thói quen tự bảo hộ bằng khẩu trang có thể giúp giảm sự lây lây lan của biến thể mới trong khi triển khai chiến dịch vaccine.
Tuy nhiên, sẽ rất khó khăn để ngăn cản mọi người trở lại hành vi trước đại dịch. Tại Texas và một số tiểu bang khác, chính quyền đã thực hiện chính sách đeo khẩu trang mặc dù một tỷ lệ dân số đáng kể của họ vẫn chưa được bảo hộ. Thật nguy hiểm khi thấy mọi người lơ là hành vi tự bảo vệ khi mà các tính toán cho thấy các biện pháp hiện hành thực sự có hiệu quả như giới hạn tụ tập đông người, về lâu dài có thể giúp chấm dứt đại dịch. Theo Scarpino: Ngưỡng miễn dịch cộng đồng không phải là “ngưỡng an toàn” mà phải là ngưỡng an toàn hơn. Vì khi đã đạt hoặc vượt ngưỡng an toàn, các vụ dịch lẻ tẻ vẫn sẽ xảy ra.
Để hiểu cơ chế ảnh hưởng giữa hành vi và khả năng miễn nhiễm. Chúng ta lấy cúm mùa làm ví dụ. Cúm có lẽ không kém lan truyền hơn COVID-19 – Scarpino cho biết – Gần như chắc chắn, lý do vì sao cúm không xuất hiện trong năm nay là bởi vì chúng ta thường có khoảng 30% dân số có miễn dịch thụ động từ mùa cúm những năm trước, và với tỷ lệ tiêm phòng cúm khoảng 30%, chúng ta có ngưỡng miễn dịch 60% hoặc hơn. Thêm các biện pháp như sử dụng khẩu trang, giãn cách xã hội và lý thuyết từ bệnh không thể khỏi được là bệnh cúm. Những tính toán này cho thấy, làm cách nào mà sự thay đổi hành vi có thể làm thay đổi cân bằng bài toán miễn dịch cộng đồng, đồng thời cũng giải thích việc nâng cao tỷ lệ tiêm phòng cần phải được đi kèm với sự thay đổi hành vi của cộng đồng như giãn cách xã hội.
Chấm dứt con đường lan truyền của virus là một cách để khôi phục trạng thái bình thường. Nhưng những cách khác có thể giúp ngăn ngừa bệnh trở nặng hoặc tử vong – theo Stefan Flasche, nhà dịch tễ học vaccine thuộc Trường vệ sinh và y học nhiệt đới London. Với những kiến thức đã biết về COVID-19, khả năng đạt được miễn dịch cộng đồng chỉ dựa trên vaccine là rất khó xảy ra. Đã đến lúc cho những kỳ vọng thực tế hơn. Các vaccine là một sự phát triển đáng kinh ngạc, nhưng nó không có khả năng ngăn chặn hoàn toàn sự lây lan của virus, vì vậy, chúng ta cần nghĩ về cách chúng ta có thể sống chung với virus. Điều này không phải là không tưởng. Ngay cả khi không có miễn dịch cộng đồng, tỷ lệ nhập viện cũng như tử vong đang giảm dần khi tỷ lệ tiêm phòng tăng lên. COVID-19 có thể không biến mất sớm, nhưng những tác hại của nó có khả năng sẽ dần suy yếu.
English