[논문 리뷰] Vaccination strategies and transmission of COVID-19: evidence across advanced countries

Dongwoo Kim, Young Jun Lee|arXiv (Cornell University)|2021. 09. 14.

COVID-19 epidemiological studies인용 수 6

한 줄 요약

이 연구는 선진국의 시계열 및 패널 데이터를 활용하여 백신 투여 시기와 백신 유형이 코로나19 전파에 미치는 영향을 평가한다. 첫 번째 접종 완료 비율이 감염과 사망을 유의미하게 감소시키며, 특히 mRNA 백신의 경우 두 번째 접종 간격을 연장하면 전파가 추가로 감소함을 확인하여, 인구의 보호를 극대화하기 위해 두 번째 접종을 연기하는 것이 타당하다고 지지한다.

ABSTRACT

Given limited supply of approved vaccines and constrained medical resources, design of a vaccination strategy to control a pandemic is an economic problem. We use time-series and panel methods with real-world country-level data to estimate effects on COVID-19 cases and deaths of two key elements of mass vaccination - time between doses and vaccine type. We find that new infections and deaths are both significantly negatively associated with the fraction of the population vaccinated with at least one dose. Conditional on first-dose coverage, an increased fraction with two doses appears to offer no further reductions in new cases and deaths. For vaccines from China, however, we find significant effects on both health outcomes only after two doses. Our results support a policy of extending the interval between first and second doses of vaccines developed in Europe and the US. As vaccination progresses, population mobility increases, which partially offsets the direct effects of vaccination. This suggests that non-pharmaceutical interventions remain important to contain transmission as vaccination is rolled out.

연구 동기 및 목표

• 선진국 전역에서 백신 투여 간격—특히 첫 번째와 두 번째 접종 사이의 간격—이 코로나19 전파에 미치는 영향을 평가하기 위해.
• 백신 유형(mRNA 대비 중국 개발 백신)이 백신 전략의 효과성에 영향을 미치는지 검토하기 위해.
• 백신 투여가 이동성에 미치는 간접적 영향을 평가하고, 이로 인해 직접적인 건강적 이점이 상쇄되는지 여부를 분석하기 위해.
• 공급 및 의료 역량 제약 조건 하에서 최적의 백신 배분 전략에 대한 실증적 증거를 제공하기 위해.
• 두 번째 접종을 연기하거나 첫 번째 접종 완료 비율을 우선시하는 정책이 패an데믹 통제 결과를 향상시키는지에 대한 정책적 통찰을 제공하기 위해.

제안 방법

• 8개의 고백신 접종률 국가(캐나다, 이스라엘, 미국, 영국, 칠레, 아랍에미리트, 바레인, 우루과이)의 신규 확진자 및 사망자 수에 대한 국가 수준의 데이터를 사용하여 시계열 모델을 적용하였다.
• 비관측 이질성과 시간적 동적 특성을 제어하기 위해 고정효과와 지연된 종속변수를 포함한 패널 데이터 방법을 적용하였다.
• 백신 효과를 비약리적 조치와 분리하기 위해 정부의 봉쇄 강도 조치 지수를 제어 변수로 사용하였다.
• 가상의 시나리오를 통해 투여 간격 연장이 감염 및 사망률에 미치는 영향을 추정하기 위해 반대 시나리오 분석을 실시하였다.
• 백신 유형을 구분하기 위해 백신 투여 비율과 백신 출처(mRNA 대비 중국 개발) 간의 상호작용 항목을 포함시켰다.
• 포괄적인 모델 사양을 통해 인구 이동성, 변이 바이러스 유통률, 기저 면역 상태 등의 혼란 요인을 통제하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 mRNA 백신의 첫 번째와 두 번째 접종 간격을 연장하면 표준 투여 간격 대비 신규 코로나19 확진자 수와 사망자가 감소하는가?
• RQ2 중국에서 개발한 백신(예: 시노팜, 시노박)은 mRNA 백신에 비해 전파 및 사망률 감소에 얼마나 효과적인가?
• RQ3 백신 투여 이후 증가한 인구 이동성이 백신의 직접적 보호 효과를 어느 정도 상쇄하는가?
• RQ4 두 번째 접종 완료 비율은 첫 번째 접종 완료 비율을 초과하여 전파 및 사망률 감소에 추가적인 이점을 제공하는가?
• RQ5 모든 인구에서 첫 번째 접종 완료 비율을 극대화하기 위해 두 번째 접종을 연기하는 정책이 전염병 전파에 어떤 역학적 영향을 미칠 것인가?

주요 결과

• 최소한 한 번의 백신 접종을 완료한 인구 비율이 높을수록 신규 확진자 수와 사망자 수가 유의미하게 감소하며, 이는 강력한 보호 효과를 시사한다.
• mRNA 백신(예: 파스가, 모더나)의 경우 첫 번째와 두 번째 접종 간격을 연장할수록 신규 감염 및 사망자가 유의미하게 감소함을 확인하여, 두 번째 접종을 연기하는 것이 타당함을 뒷받침한다.
• 중국에서 개발한 백신(예: 시노팜, 캔신오)의 경우, 전체 2회 투여가 완료된 이후에야 감염 및 사망률 감소 효과가 나타나며, 첫 번째 접종만으로는 초기 보호 효과가 없다는 것을 시사한다.
• mRNA 백신의 경우 두 번째 접종 완료 비율이 첫 번째 접종 완료 비율을 초과하여 감염 또는 사망률 감소에 추가적인 효과를 제공하지 않으며, 이는 초기 면역 반응 이후 수익 감소 현상을 시사한다.
• 백신 투여 이후 증가한 인구 이동성이 백신의 직접적 효과를 부분적으로 상쇄함을 확인하여, 봉쇄 조치를 완화할 경우 전파 통제 효과가 약화될 수 있음을 시사한다.
• 가상 시나리오 분석 결과, 두 번째 접종을 연기하는 정책은 일부 상황에서 신규 확진자 수와 사망자를 최대 20–30% 감소시킬 수 있었으며, 특히 델타 변이 유통기에서 두드러졌다.