[论文解读] Potential benefits of delaying the second mRNA COVID-19 vaccine dose

Maier Bf, Angelique Burdinski+10 more|arXiv (Cornell University)|Feb 26, 2021

SARS-CoV-2 and COVID-19 Research参考文献 29被引用 13

一句话总结

本研究采用随机、基于风险群体的流行病学模型，评估德国推迟接种mRNA新冠疫苗第二剂的影响。研究发现，尽管整体疫苗效力略有下降且可能存在依从性挑战，但将第二剂推迟最多6周，可使高危人群获得更早的保护，从而防止4,000至5,000例新冠死亡。

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.

研究动机与目标

• 评估在SARS-CoV-2感染率激增期间，推迟mRNA疫苗第二剂接种对公共卫生的影响。
• 量化增加早期保护与降低效力、免疫逃逸及疫苗依从性下降等风险之间的权衡。
• 利用德国的实证调查数据，评估接种方案变更对疫苗接种依从性的影响。
• 为在供应受限条件下提供非标准接种策略的定量、循证基础。

提出的方法

• 使用随机、基于风险群体的分层模型，模拟德国不同年龄和风险群体之间的SARS-CoV-2传播动态。
• 将特定的疫苗接种方案（包括第二剂延迟接种）整合进动态传播框架。
• 关键组成部分包括潜伏期（E）、感染期（I）、康复期（R）和死亡（D）的分层，结合年龄和风险相关的传播率与疾病进展参数。
• 模型纳入随时间变化的疫苗效力，表明在第一剂接种后12至14天起，对重症疾病即产生显著保护作用。
• 开展大规模在线调查，评估在不同责任归属和接种方案情景下，接种意愿的变化。
• 在不同感染率和依从性条件下，比较标准（21至28天）与延迟（最多6周）的第二剂接种时间表。

实验结果

研究问题

• RQ1 推迟mRNA新冠疫苗第二剂接种在德国对预防新冠死亡的潜在影响是什么？
• RQ2 在高感染率条件下，第二剂接种时间的推迟如何影响重症病例和死亡人数？
• RQ3 改变接种方案在多大程度上影响公众的接种意愿？
• RQ4 疫苗依从性下降和责任顾虑如何影响推迟第二剂策略的净公共卫生效益？
• RQ5 依从性损失的临界阈值是多少，将使推迟第二剂策略的益处完全抵消？

主要发现

• 如果2021年初新冠感染率再次激增，将mRNA新冠疫苗第二剂推迟最多6周，可在德国避免约4,000至5,000例死亡。
• 主要益处源于BNT162b2和mRNA-1273疫苗在第一剂接种后12至14天内即对重症和死亡提供强大保护。
• 若疫苗依从性显著下降，延迟接种的益处将被削弱，但即使在中等程度依从性下降下，益处依然显著。
• 调查结果显示，若解决责任顾虑，方案变更仅可能导致接种意愿小幅下降。
• 该策略在不同依从性和感染率情景下均保持稳健和稳定，表明其具有显著的公共卫生价值。
• 模型表明，在疫苗供应不足期间，优先保障第一剂接种覆盖而非及时完成第二剂接种，可显著降低死亡率。