[論文レビュー] COVID-19: What If Immunity Wanes?

M. Alper Çenesiz, Luís Guimarães|arXiv (Cornell University)|Aug 7, 2020

COVID-19 Pandemic Impacts被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、SIRSに基づく経済モデルを開発し、COVID-19パンデミック期における免疫の低下が社会的距離の保ち方や政策対応に与える影響を分析する。免疫の低下はCOVID-19をエンドミック化させ、社会的距離の維持を継続的に必要とするが、短期的には特に高確率でのワクチン接種、感染コストが低い、または効果的な非薬物的介入（NPI）が存在する場合には、最適行動に与える影響は最小限にとどまる。これにより、政策が不可逆的になる前に、免疫に関する研究を行うための重要な時間的余裕が得られる。

ABSTRACT

Using a simple economic model in which social-distancing reduces contagion, we study the implications of waning immunity for the epidemiological dynamics and social activity. If immunity wanes, we find that COVID-19 likely becomes endemic and that social-distancing is here to stay until the discovery of a vaccine or cure. But waning immunity does not necessarily change optimal actions on the onset of the pandemic. Decentralized equilibria are virtually independent of waning immunity until close to peak infections. For centralized equilibria, the relevance of waning immunity decreases in the probability of finding a vaccine or cure, the costs of infection (e.g., infection-fatality rate), and the presence of other NPIs that lower contagion (e.g., quarantining and mask use). In simulations calibrated to July 2020, our model suggests that waning immunity is virtually unimportant for centralized equilibria until at least 2021. This provides vital time for individuals and policymakers to learn about immunity against SARS-CoV-2 before it becomes critical.

研究の動機と目的

• COVID-19パンデミック期における、免疫の低下が分散型意思決定と集中型意思決定に与える影響を評価すること。
• 最近の証拠により、免疫の低下が明らかになってきているにもかかわらず、経済学の文献では主に恒久的免疫を仮定しているというギャップを埋めること。
• 免疫の低下がパンデミック初期段階における最適な社会的距離の保ち方や政策対応を顕著に変化させるかどうかを評価すること。
• 政策立案者や個人が、長期的政策が不可逆的になる前にSARS-CoV-2の免疫について学ぶ時間を提供すること。

提案手法

• 免疫の低下を捉えるために、S → I → R → S の遷移を含むスタイリズドなSIRS（感受性者－感染者－回復者－感受性者）疫学的モデルを用いる。
• 個人の意思決定を、社会的活動による効用と感染コストのトレードオフとしてモデル化し、社会的距離の保ち方が感染拡大を抑えるものとする。
• 初回感染経験のない「プライマリーエージェント」と以前に感染済みの「セカンドエージェント」を区別し、感受性、回復速度、ウイルス排出量、感染コストの違いを反映させる。
• 免疫持続期間、ワクチン確率、NPIの有効性の違いを想定したもとで、分散型均衡（個々の最適化）と集中型均衡（社会的計画者による最適政策）を分析する。
• 2020年7月のデータにモデルをキャリブレーションし、感染率（βp、βq）、回復率（σ）、致死率（κp、κq）などのパラメータを組み込む。
• 楽観的なNPI効果（βq = 0.25βp、σ = 0.25、κq = 0.25κp）を想定したさまざまなシナリオをシミュレーションし、結果の免疫低下への感受性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 免疫の低下は、パンデミック初期段階における分散型均衡下での最適な社会的距離の保ち方に、どのように影響を与えるか？
• RQ2 集中型（社会的計画者）フレームワーク下で、免疫の低下は最適政策をどの程度変化させるか？
• RQ3 マスク着用、隔離措置などの他のNPI、ワクチン確率、感染コストの有無が、免疫の低下が政策に与える影響をどの程度緩和するか？
• RQ4 免疫の低下が長期的パンデミック政策を形作る上で、どのような段階で重要な要因となるか？
• RQ5 以前に感染済みのセカンドエージェント（再感染リスクが低い）は、プライマリーエージェントと行動や感染リスクでどのように異なるか。その政策設計へのインパクトは何か？

主な発見

• ワクチンや治療法がなく、免疫の低下が続く場合、回復者が再び感受性者に戻るため、モデルはCOVID-19が継続的な再感染を伴い、エンドミック化すると予測する。
• 分散型均衡では、感染のピークに近づくまで、最適な社会的距離の保ち方は免疫の低下にほとんど依存せず、免疫持続期間の短期的影響は個々の行動にほとんど及ばない。
• 集中型均衡では、ワクチンや治療法の発見確率が高く、感染コストが顕著、または他のNPIが効果的であれば、免疫の低下は2021年以降までは最適政策にほとんど影響しない。
• モデルは、セカンドエージェント（以前に感染済み）が感受性が著しく低下している、またはウイルス排出量が低い場合、免疫の低下があっても病気がエンドミック化しない可能性があると示している。
• 楽観的なNPI条件（感染率が75％低下）下でのシミュレーションでは、免疫の低下の有無に関わらず、感染動態と活動水準の変化がほぼ同一となることが示され、NPIが免疫持続期間の考慮を早期政策設計から回避可能であることを示唆している。
• 論文は、他の緩和要因（ワクチンの可能性、NPI、感染コストの低さ）が存在する限り、初期の数か月間は免疫の低下が政策意思決定の重要な要因ではないと結論づけ、政策が不可逆的になる前に、免疫の研究を進める貴重な時間を得られると述べている。