英国のイングランドとウェールズで40年間にわたり収集されたデータを用いた研究により、ワクチンが導入される前に、麻疹が小さな町と大規模な人口中心地の双方でどのように広がったかが明らかになった。
研究者らは、このデータがCOVID-19の予測される空間的な広がりや、ほかの潜在的な感染症のモデル化にも役立つ可能性があると考えている。
感染症の流行拡大を扱ったこれまでで最も詳細な研究で、国際研究チームは、イングランドとウェールズで収集された40年以上にわたるデータをもとに、麻疹の動態をモデル化した。
ワクチン導入前の時期、麻疹ワクチンの導入、そして1990年代のワクチン接種による地域的な排除までを対象としたモデルから、ワクチン導入前には、麻疹は大規模な人口中心地でも、複数の小さな町の間で広がることによっても、持続し得たことが明らかになった。
この研究は、世界的な感染症流行を長期的に抑制するうえで空間モデリングが重要であることを示す重要なデータを提供し、現在のCOVID-19パンデミックに対する長期的な公衆衛生上の対応にも役立つ可能性がある。
「この20年間で、世界の子どもたちの主要な死因の一つである麻疹の根絶に向けて大きな進展があり、年間死亡者数は100万人超から20万人未満へと減少しました」と、ペンシルベニア州立大学の昆虫学・生物学教授で研究チームのリーダーの一人であるオッタル・N・ビョルンスタッド氏は述べる。
「しかし、天然痘とポリオの根絶に向けた過去の取り組みは、地域での抑制から世界的な根絶へ移行することの複雑さを浮き彫りにしています。この研究は、この致死的な病気を最終的に食い止める長期的な抑制策には、広域的な空間モデルと詳細な空間モデルの両方が必要であることを示す重要なデータを提供します。」
ワクチン導入前、イングランドとウェールズでは麻疹患者数が周期的に増減し、しばしば2年ごとに流行が起きていた。集団免疫に左右されるこのパターンは、多くの病気やほかの地域でもよく見られる。研究者らは、流行と流行の間にウイルスが持続する感染源を突き止めようとした。そうした感染源は、次の大規模流行でウイルスが一般集団に再び持ち込まれる起点となる。この持続性の問題は、麻疹やほかのウイルス性疾患の動態を理解し、公衆衛生上の介入を調整するうえで中心的な課題である。
研究チームは、こうした問いに取り組むため、空間モデリングと、イングランドとウェールズにおける麻疹患者の詳細な歴史的データを組み合わせた。この類例のないほど詳細なデータセットには、1944年に始まり、1990年代にワクチン接種によって麻疹が地域的にほぼ排除されるまでの、イングランドとウェールズ各地のほぼ1,000か所から寄せられた週ごとの麻疹報告が含まれている。
「これまでの研究では、大規模な人口中心地が感染源として重要であることが強調されていました」と、プリンストン大学の生態学・進化生物学および公共政策の教授で、研究チームのもう一人のリーダーであるブライアン・T・グレンフェル氏は述べる。「しかし、今回の新たなモデルから、小さな町の間で起きる地域的な感染拡大も、ウイルスの持続に寄与し得ることがわかりました。」
研究者らの新たなモデルは、大都市、小さな町の間での感染拡大、特定できない域外の感染源など、さまざまな感染源の相対的な影響を定量化する。ワクチン接種の導入後、感染の再導入源は、大規模な人口中心地と地域的な感染拡大の組み合わせから、主に特定できない感染源へと移った。感染源はイングランドとウェールズの域外にあった可能性もある。
「この類例のないデータセットを利用できたおかげで、麻疹の動態に関する新しいモデルを、前例のない厳密さで検証できました」と、筆頭著者でエモリー大学ロリンズ公衆衛生大学院の助教であるマックス・S・Y・ラウ氏は述べる。「今後は、この事例研究から得た知見を応用し、麻疹以外の病気の広がりも理解できるでしょう。」
「麻疹は常に、流行の動態を研究するための『モデル生物』でした。進化の研究におけるC. elegansやショウジョウバエのような存在であり、インフルエンザとともに、集団免疫を理解するための典型例でもあります」とグレンフェル氏は述べる。
「そのため、COVID-19が風土病化に近づくなか、こうした新しいモデルは、その空間的な広がりをモデル化して理解し、備えるうえで役立つでしょう。また、将来ワクチンが開発された場合、それが病気の動態に及ぼす影響を理解する助けにもなります。」
共著者で、生態学・進化生物学および公共政策の助教であるC・ジェシカ・E・メトカーフ氏によると、COVID-19パンデミックにとどまらず、こうしたモデルは、一部の人々がワクチンに反対している現在、病気がどのように生き残り、広がるのかを科学者が理解する助けにもなり得る。
「持続性をもたらす要因を理解することは、ワクチンへのためらいが高まる状況でも重要性を増しています。ワクチンへのためらいは病気の動態をさらに複雑にし、抑制の課題を大きくします」と同氏は述べる。
研究者らは、ほかの病気に研究結果を応用する際には、広い視野を持つべきだと付け加える。
「私たちのモデルとこれまでの経験は、ウイルスを世界的に根絶することの複雑さを示しています」とビョルンスタッド氏は述べる。
「天然痘は、すべての子どもへの大規模な世界的ワクチン接種を経て、地域的な流行のホットスポットを対象とした取り組みへと進み、最後に局地的な隔離とリングワクチン接種によって脅威を封じ込めるという大規模な取り組みにより、1977年までに根絶されました。一方、ポリオも50年以上にわたってワクチン接種の対象となってきましたが、根絶を逃れるため、感受性のある人々が集まる地域間を移動し、感染を広げることで、『最後の一撃』をかわし続けています。」
この研究を説明する論文は、Nature Ecology & Evolutionに掲載されている。
プリンストン大学とエディンバラ大学の研究者らも参加した。米国国土安全保障省とフォガティ国際センターのRAPIDDプログラム、米国国立衛生研究所、米国国立衛生研究所のユーニス・ケネディ・シュライバー国立小児保健・人間発達研究所、および米国国立科学財団が研究を支援した。
