COVID-19 疫苗的推出终于来临。他们希望群体免疫——一旦足够比例的人口接种疫苗或感染后发生的对传染病的保护——即将到来。但即使首批获得美国食品和药物管理局紧急使用授权的疫苗在预防 COVID-19 方面异常有效，数据尚未告诉我们它们是否会阻止导致该疾病的病毒 SARS-CoV-2 的传播。
免疫接种是否可以防止接受者生病并且防止感染他人，这个问题并非当前疫情所独有。麦克马斯特大学病理学和分子医学教授 道恩·鲍迪什 认为，这种所谓的完全免疫是消除天花的关键因素。
天花，或称痘病毒，肆虐人类 population 数千年，在埃及法老拉美西斯五世的 3000 年历史的木乃伊上发现的脓疱痕迹证明了这一点。 报告 表明，该病毒在公元一世纪已在全球传播，并最终演变成一场持续数百年的大流行病。历史学家认为，该疾病在 1900 年至 3 亿多人之间造成了 3 亿多人死亡，并在 1980 年被正式根除。“天花改变了世界历史——改变了王室继承和战争结果，影响了整个国家的命运，”世界卫生组织麻疹和风疹高级技术顾问 娜塔莎·克劳福特 说。
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对抗天花的斗争激发了早期的接种工作，并促成了英国医生爱德华·詹纳在 1796 年发明的抗天花的牛痘疫苗。“[天花] 疫苗接种产生了完全免疫，这意味着您不会携带任何病毒。您产生的抗体，您产生的反应，会完全清除您体内的病毒，”鲍迪什说。
尽管当今广泛使用的许多疫苗（例如，针对麻疹的疫苗）产生了非常有效的完全免疫，但其他疫苗，例如乙型肝炎疫苗，则不然。对于这些疫苗，个体的免疫系统经过训练可以预防疾病，但病原体可能会在该人的体内持续存在，从而可能使其感染他人。鲍迪什解释说，缺乏完全免疫意味着病原体可以继续在人群中传播，在那里它可能会导致未接种疫苗和弱势群体生病，或者进化以逃避我们的免疫反应。
完全免疫可能是 COVID-19 疫苗制造商的崇高目标，但并非遏制疾病的必要条件。克劳福特认为，这种免疫概念本身就具有细微差别。“实际上，保护范围最好被定义为疫苗接种在多大程度上阻止了野生型病毒或细菌的传播，”她说。
轮状病毒的案例——它会导致严重的呕吐和水样腹泻，并且对婴幼儿尤其危险——非常简单明了。疫苗接种限制但不会阻止病原体的复制。因此，它不能预防轻度疾病。然而，通过减少感染者的病毒载量，它可以减少传播，提供实质性的间接保护。根据疾病控制中心的说法，在美国 2006 年引入轮状病毒疫苗后的 4 到 10 年内，该疾病的阳性检测数量下降了74% 到 90%。
通过疫苗介导控制传染病的途径并非总是如此直接。鲍迪什说，最终，疫苗接种是否以及在多大程度上阻止传播取决于病原体本身、它感染的宿主或宿主以及两者之间的相互作用。
例如，针对百日咳杆菌（引起百日咳或百日咳的主要细菌）的疫苗在预防疾病方面做得很好，但并不能完全清除病原体。相反，当百日咳杆菌在上呼吸道复制时，疫苗诱导的抗体通过自然选择施加压力，以淘汰疾病基因被开启的细菌。由于这些相同的基因负责微生物中被抗体靶向的部分，因此关闭这些基因的细菌可以逃避免疫反应并潜伏在上呼吸道中，鲍迪什解释说。当免疫系统幼稚的人（例如婴儿）感染病原体时，这就会成为一个问题。在没有抗体的情况下，百日咳杆菌的致病基因再次被激活，导致疾病。尽管如此，1940 年代百日咳疫苗的引入使美国的年度病例数从 100,000 多例减少到 1965 年的 10,000 例以下。在 1980 年代，随着父母越来越拒绝为孩子接种疫苗，病例开始缓慢回升。今天，人们重新关注通过为孕妇和新妈妈接种疫苗来降低接触风险并使婴儿获得抗体的机会。
阻止脊髓灰质炎传播的努力为停止流行病的复杂性提供了额外的见解。对抗脊髓灰质炎病毒的两种主要类别的疫苗接种赋予了不同类型的免疫力。灭活脊髓灰质炎疫苗 (IPV) 可防止全身感染和随之而来的瘫痪，但不能阻止病毒在肠道中的复制，因此它对未接种疫苗的个体没有间接保护作用。口服脊髓灰质炎疫苗 (OPV) 产生局部肠道免疫力，防止感染并防止疾病和传播。然而，由于 OPV 使用的是减毒活脊髓灰质炎病毒，因此在免疫接种不足的人群中，在极少数情况下，减毒病毒会发生变异、传播并再次引起疾病。全球根除脊髓灰质炎倡议和世界卫生组织根据当地情况推荐不同的疫苗接种策略。在野生脊髓灰质炎仍然存在的地方，OPV 是减缓传播的关键。在野生病毒已被根除的地区，IPV 可以保护人群。由于广泛的免疫接种计划，美国自 1979 年以来一直没有脊髓灰质炎，并且该疾病即将被全球根除。
在 2020 年 10 月号的《美国预防医学杂志》上发表的一篇论文中，研究人员建模了具有不同类型保护作用的 COVID-19 疫苗可能意味着什么。他们发现，如果疫苗可以保护 80% 的免疫接种者，并且 75% 的人口接种了疫苗，那么它可以在很大程度上结束疫情，而无需其他措施，例如保持社交距离。“否则，您将无法依靠疫苗使我们恢复‘正常’，”该论文的合著者、纽约市立大学公共卫生与卫生政策研究生院教授 李布鲁斯·Y 说。也就是说，如果疫苗仅能预防疾病或减少病毒脱落而不是消除病毒，则可能仍有必要采取额外的公共卫生措施。即便如此，李强调，广泛使用的非完全免疫疫苗仍然可以减轻医疗保健系统的负担并挽救生命。
流感可能为未来的发展方向提供最佳蓝图。最常见的流感疫苗——灭活病毒——不是“真正完全免疫的，因为它不会在呼吸道中产生局部免疫反应，”克劳福特说。再加上低免疫接种率（通常不足 50% 的成年人）和流感病毒感染并在多种物种之间传播的能力，使其不断发生变化，使我们的免疫系统难以识别。尽管如此，根据年份的不同，流感疫苗已被证明可以降低老年人的住院率估计为 40%，所有成年人的重症监护病房入院率高达 82%。
关于季节性冠状病毒的研究表明，SARS-CoV-2 也可能以类似的方式进化以逃避我们的免疫系统和疫苗接种工作，尽管速度可能会较慢。关于症状、病毒载量和传染性之间关系的数据仍然不一。但充分的先例表明，即使疫苗不能提供完全的完全免疫，疫苗也能推动传染病的成功控制。“麻疹、白喉、百日咳、脊髓灰质炎、乙型肝炎——这些都是易发生流行病的疾病，”克劳福特说。“它们表明，我们不需要在降低传播率方面达到 100% 的有效性，或者 100% 的覆盖率或 100% 的抗疾病有效性才能战胜传染病。”