[논문 리뷰] Potential benefits of delaying the second mRNA COVID-19 vaccine dose

Maier Bf, Angelique Burdinski외 10명|arXiv (Cornell University)|2021. 02. 26.

SARS-CoV-2 and COVID-19 Research참고 문헌 29인용 수 13

한 줄 요약

이 연구는 독일에서 mRNA 코로나19 백신의 2차 접종을 연기하는 것이 미치는 영향을 평가하기 위해 확률적이고 위험군 구조화된 전염병 모델을 사용한다. 연구 결과, 2차 접종을 최대 6주 동안 연기할 경우 전체 백신 효과가 다소 감소하고 충신행동 문제도 발생하지만, 고위험군에서 조기에 보호를 제공함으로써 총 4,000~5,000명의 코로나19 사망자를 막을 수 있다고 밝혔다.

ABSTRACT

Vaccination against COVID-19 with the recently approved mRNA vaccines BNT162b2 (BioNTech/Pfizer) and mRNA-1273 (Moderna) is currently underway in a large number of countries. However, high incidence rates and rapidly spreading SARS-CoV-2 variants are concerning. In combination with acute supply deficits in Europe in early 2021, the question arises of whether stretching the vaccine, for instance by delaying the second dose, can make a significant contribution to preventing deaths, despite associated risks such as lower vaccine efficacy, the potential emergence of escape mutants, enhancement, waning immunity, reduced social acceptance of off-label vaccination, and liability shifts. A quantitative epidemiological assessment of risks and benefits of non-standard vaccination protocols remains elusive. To clarify the situation and to provide a quantitative epidemiological foundation we develop a stochastic epidemiological model that integrates specific vaccine rollout protocols into a risk-group structured infectious disease dynamical model. Using the situation and conditions in Germany as a reference system, we show that delaying the second vaccine dose is expected to prevent deaths in the four to five digit range, should the incidence resurge. We show that this considerable public health benefit relies on the fact that both mRNA vaccines provide substantial protection against severe COVID-19 and death beginning 12 to 14 days after the first dose. The benefits of protocol change are attenuated should vaccine compliance decrease substantially. To quantify the impact of protocol change on vaccination adherence we performed a large-scale online survey. We find that, in Germany, changing vaccination protocols may lead to small reductions in vaccination intention. In sum, we therefore expect the benefits of a strategy change to remain substantial and stable.

연구 동기 및 목표

• SARS-CoV-2 감염률이 급증하는 상황에서 2차 mRNA 백신 접종을 연기하는 데 따른 공중보건 영향을 평가하기 위해.
• 감소한 효과, 면역 회피, 낮은 백신 접종 충신행동 등의 위험과 비교해 조기에 보호를 높이는 데서 유도되는 교환 관계를 정량화하기 위해.
• 독일의 실증적 설문 조사 자료를 활용해 프rotocol 변경이 백신 접종 준수에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 자원 제약 상황에서 비표준 백신 접종 전략을 위한 정량적이고 증거 기반의 기초를 제공하기 위해.

제안 방법

• 독일의 연령 및 위험군에 따라 SARS-CoV-2 전파 역학을 시뮬레이션하는 확률적이고 위험군 구조화된 분할 모델을 사용한다.
• 모델은 2차 접종 연기와 같은 특정 백신 유통 프로토콜을 동적 전파 프레임워크에 통합한다.
• 주요 구성 요소로는 노출자(E), 감염자(I), 회복자(R), 사망자(D)의 분류가 있으며, 연령 및 위험에 따라 다른 전파율과 질병 진행 파rameter를 포함한다.
• 시간에 따라 변화하는 백신 효과를 반영하며, 1차 접종 후 12~14일 만에 중증 질환에 대한 강력한 보호 효과가 시작된다.
• 다양한 책임 소재 및 프로토콜 상황에서의 백신 접종 의지 변화를 평가하기 위해 대규모 온라인 설문 조사를 실시했다.
• 모델은 다양한 감염률과 충신행동 조건 하에서 표준(21~28일) 및 연기(최대 6주) 2차 접종 일정을 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 2차 mRNA 백신 접종을 연기하는 것이 독일에서 코로나19 사망자를 예방하는 데 미치는 잠재적 영향은 무엇인가?
• RQ2 높은 감염률 상황에서 2차 접종 시점이 중증 환자 및 사망자 수에 미치는 영향은 어떻게 되는가?
• RQ3 백신 접종 프로토콜을 변경할 경우 공중보건의 백신 접종 의지에 얼마나 큰 영향을 미치는가?
• RQ4 백신 접종 충신행동 감소와 책임 소재 우려가 2차 접종 연기 전략의 순 공중보건적 이점에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ5 어느 정도의 충신행동 감소 수준에서 2차 접종 연기 전략의 이점이 상쇄되는가?

주요 결과

• 2021년 초에 감염률이 급증할 경우, 2차 mRNA 백신 접종을 최대 6주 동안 연기할 경우 독일에서 약 4,000~5,000명의 코로나19 사망자를 막을 수 있다.
• 주요 이점은 BNT162b2 및 mRNA-1273 백신가 모두 1차 접종 후 12~14일 이내에 중증 질환 및 사망에 대해 강력한 보호 효과를 제공하기 때문이다.
• 모델은 백신 접종 충신행동이 크게 감소할 경우 이점이 약화되지만, 중간 정도의 충신행동 감소 조건에서도 여전히 상당한 이점이 유지됨을 보여준다.
• 설문 조사 결과, 프로토콜 변경이 백신 접종 의지에 미치는 영향은 작을 것으로 나타났으며, 특히 책임 소재 우려가 해결될 경우 더욱 그렇다.
• 모델은 다양한 충신행동 및 감염률 상황에서 전략이 강력하고 안정적이며, 공중보건적 가치가 높음을 시사한다.
• 모델은 백신 공급 부족 상황에서 2차 접종의 적시 제공보다 1차 접종 커버리지 우선 전략이 사망률을 크게 감소시킬 수 있음을 입증한다.