პოპულაციური იმუნიტეტის მათემატიკა

დიმიტრი ლიპარტელიანი

ბორის სპასკი საჭადრაკო დაფას ნახევარი საათი დასცქეროდა, სანამ მეთორმეტე სვლას გააკეთებდა. მას ბობი ფიშერთან 2 მატჩი უკვე მოგებული ჰქონდა – პირველ პარტიაში ამერიკელი დანებდა, ხოლო მეორეზე – საერთოდაც არ გამოცხადდა და იმ დროისთვის ყოვლად წარმოუდგენელი მოთხოვნები წამოაყენა. მისი ულტიმატუმი ამგვარად ჟღერდა: იგი მზად იყო საბჭოელ მსოფლიო ჩემპიონთან თამაში პატარა ოთახში, დამსწრე საზოგადოებისა და კამერების შემაწუხებელი ზუზუნის გარეშე გაეგრძელებინა.

აშშ-სა და საბჭოთა კავშირს შორის მიმდინარე ცივი ომი ამ ინტელექტუალურ სპორტში გარდამტეხად გამოიხატა. 1948 წლიდან მოყოლებული საბჭოელი სპორტსმენები უკონკურენტონი იყვნენ: მათ ყველა ფინალი ერთმანეთის წინააღმდეგ ითამაშეს და ახლა, პირველად, ეს ჰეგემონია კითხვის ნიშნის ქვეშ დგებოდა.

ბორის სპასკის შემოთავაზებულ მოთხოვნაზე უარის თქმა შეეძლო და ამ შემთხვევაში იგი ავტომატურად მოგებულად ჩაითვლებოდა, თუმცა, მან გადაწყვიტა, რომ ფიშერისთვის აუცილებლად საჭადრაკო დაფასთან უნდა მოეგო. შეიძლება, ამ 30 წუთის განმავლობაში იგი საკუთარ გადაწყვეტილებას ნანობდა კიდეც. მისმა მოწინააღმდეგემ ნოვატორული სვლა გააკეთა, რაც იმას ნიშნავს, რომ დებიუტში მის მსგავსად აქამდე არავის უთამაშია. სპასკის საპასუხოდ რამდენიმე ვარიანტის არჩევა შეეძლო, მაგრამ ნახევარსაათიანი ფიქრის შემდეგ მიღებულ მის გადაწყვეტილებას ფიშერის მხრიდან მძლავრი შეტევა მოჰყვა, რაც 41-ე სვლაზე საბჭოელი ჩემპიონის დამარცხებით დასრულდა.

ეს მოგება გარდამტეხი აღმოჩნდა სპასკი – ფიშერის დაპირისპირებაში: ჭადრაკის ბრუკლინელმა გენიოსმა მსოფლიო ჩემპიონის ტიტული მოიპოვა.

რა მოხდებოდა, სპასკი რომ ფიშერის ულტიმატუმს არ დათანხმებოდა? როგორ შეიცვლებოდა ჭადრაკის ისტორია, ფიშერს სრულიად უნიკალური სვლა რომ არ გაეკეთებინა? რა გავლენას იქონიებდა ცივ ომზე სპასკის განსხვავებული პასუხი მოწინააღმდეგის ნოვატორულ სვლაზე? ამ კითხვებზე პასუხის ძიებაში სრულიად ახლებური დაშვებების გაკეთება ხდება საჭირო, რასაც კარდინალურად განსხვავებულ შედეგამდე მივყავართ. ამას „პეპლის ეფექტს“ უწოდებენ და მისი აღმომჩენი მეტეოროლოგი ედუარდ ლორენსი გახლავთ.

„პეპლის ეფექტი” ქაოსის თეორიაში მთავარ როლს თამაშობს და ამ უკანასკნელს ხშირად იყენებენ კომპლექსური, მრავალწახნოგავანი მოვლენების დასაშლელად და მათ უკეთ გასააზრებლად. გლობალური პანდემიის პირობებში იგი საკვანძო მნიშვნელობას იძენს – მეცნიერები ამ თეორიის გამოყენებით კორონავირუსის მომავლის წინასწარმეტყველებას ცდილობენ.

  • პანდემიის მათემატიკა

კორონავირუსის გამოჩენიდან დღემდე მოვლენათა განვითარების უამრავი სცენარი მოვისმინეთ თუ წავიკითხეთ, მაგრამ მათში ბოლომდე გარკვევა, შეიძლება, ვერც კი მოვახერხეთ. პანდემიის დასაწყისში მთავარი პროგნოზები ვირუსების გავრცელებაზე, ლოქდაუნის ეფექტიანობასა და მოსალოდნელ ეკონომიკურ ზარალზე კეთდებოდა.

ამჯერად, მეცნიერები ცდილობენ, ზუსტად გამოთვალონ, თუ რამდენი ვაქცინა იქნება საჭირო პოპულაციური იმუნიტეტის მისაღწევად, აცრების გარდა რა დამატებითი ღონისძიებებია გასატარებელი და რამდენად სწრაფად უნდა ველოდოთ კორონავირუსის საბოლოო დამარცხებას. რადგანაც ვითარება ყოველდღიურად იცვლება, ეს გაკეთებულ პროგნოზებზეც ჰპოვებს ასახვას და პროცესი ჭადრაკის თამაშს ემსგავსება – ყოველი ახალი სვლის შემდეგ მოვლენათა განვითარების ახალი სცენარები ჩნდება.

პანდემიის დასასრულებლად პოპულაციურ იმუნიტეტს უნდა მივაღწიოთ. ამის არსი იმაში მდგომარეობს, რომ თუ მოსახლეობის უმრავლესობას კონკრეტული ვირუსის მიმართ იმუნიტეტი აქვს, ინფიცირებული დაავადებას დაცვის მქონე ინდივიდებს ვეღარ გადასდებს. ეს კი უკვე იმას ნიშნავს, რომ სულ უფრო ნაკლები ადამიანი გახდება ავად და ვირუსის გადაცემის სიხშირეც მკვეთრად დაიკლებს.

პოპულაციური იმუნიტეტი საზოგადოების რელევანტური ნაწილის მიერ ინფექციის მოხდით ან ვაქცინაციის შედეგად მიიღწევა. პოპულაციის პროპორცია, რომელიც ჩამოყალიბებული საზოგადოებრივი იმუნიტეტის გამო არ დაინფიცირდება, ვირუსის გადაცემის გზებისა და ინფექციური აგენტის გადამდებიანობის მიხედვით მერყეობს. უფრო მეტი სიზუსტისათვის, ჩვენ ვირუსის საბაზისო რეპროდუქციული რიცხვი (Ro) უნდა ვიცოდეთ, რაც იმას ნიშნავს, რომ მიახლოებით წარმოდგენა უნდა გვქონდეს, თუ საშუალოდ რამდენ ადამიანს აინფიცირებს ერთი დაავადებული. ეს გამოთვლა იმ შემთხვევაში გამოიყენება, როცა კონკრეტული ვირუსის მიმართ უკლებლივ ყველა მოწყვლადია, როგორც ეს კორონავირუსის შემთხვევაში მოხდა – მის მიმართ იმუნური არავინ აღმოჩნდა.

Ro ეპიდემიის ადრეულ ეტაპზე განისაზღვრება, როდესაც ყველა კონტაქტი საეჭვოდ ითვლება. მაგალითად: თუ  R0= 2, ეს იმას ნიშნავს, რომ ერთი ინფიცირებული ვირუსს ორ ადამიანს გადასდებს, ეს ორი ადამიანი – ოთხს, დაინფიცირებული ოთხი – რვას და ა.შ. როდესაც საბაზისო რეპროდუქციული რიცხვი ერთზე მეტია, მაშინ ამბობენ, რომ ვირუსს ეპიდემიის პოტენციალი გააჩნია. როცა იგი 1-ის ტოლი ხდება, მაშინ მიიჩნევა, რომ ვირუსს ენდემური ხასიათი აქვს, ანუ იგი არ ქრება და გარკვეულ რეგიონში, გარკვეული დროის მანძილზე აქტიურდება.

კორონავირუსის შემთხვევაში საბაზისო რეპროდუქციული რიცხვი 2 -3-ს შორის მერყეობდა. თუმცა, R0 ფიქსირებული მაჩვენებელი არ არის – დროთა განმავლობაში ვირუსის გავრცელების წინააღმდეგ მიღებული ზომები (ლოქდაუნი, პირბადეების ტარების პრაქტიკაში დანერგვა, სოციალური დისტანცირება) და ინფექციის მოხდა მის მნიშვნელობას ცვლის. ამას უკვე ეფექტურ რეპროდუქციულ რიცხვს (Rt) უწოდებენ და იგი მოცემულ დროში ვირუსის გადაცემის სიხშირეს აღწერს იმ პოპულაციაში, სადაც ზოგიერთი ადამიანი ინფექციის მიმართ უკვე იმუნურია.

შესაბამისად, მარტივი მისახვედრია, რომ ვირუსის მიმართ მოწყვლადობის (აღვნიშნოთ იგი s სიმბოლოთი) გათვალისწინებთ, Rt და Ro ერთმანეთთან მჭიდრო კავშირში არიან. ფორმულის სახით იგი შემდეგნაირად გამოიხატება:  Rt= sRo. ამ ფორმულას რეალურ ცხოვრებაში ასეთი ასახვა აქვს: თუ მოსახლეობის ნახევარი ვირუსის მიმართ მოწყვლადია, მაშინ ვირუსის ეფექტური რეპროდუქციული რიცხვი შემდეგნაირად გამოითვლება: Rt = 0,5 x Ro. ეპიდემიოლოგიური მიზანია, რომ მიღებული შედეგი 1-ზე ნაკლები იყოს, რათა დაავადების შემდგომი მატება თავიდან ავირიდოთ.

  • პოპულაციური იმუნიტიტეტის განტოლება

პოპულაციური (იგივე „ჯოგური”) იმუნიტეტის გამოსათვლელად ზემოთ მოყვანილი მათემატიკური ფორმულების კარგი ცოდნა გვჭირდება. პრაქტიკული თვალსაზრისით საზოგადოებრივი იმუნიტეტი კონკრეტული დაავადების მიმართ იმუნიტეტის არმქონე ადამიანებს ინფიცირებისგან არაპირდაპირი გზით იცავს. აღნიშნული მდგომარეობა მოსახლეობის რელევანტური ნაწილის დაინფიცირების ან ვაქცინაციის შედეგად მიიღწევა. რადგანაც ინფიცირების თანმდევი გართულებების რისკები გაცილებით უფრო მაღალია, ვიდრე უსაფრთხო ვაქცინაცია, სწორება დროულ და ჯეროვან აცრებზე კეთდება.

თუმცა, ეპიდემიოლოგებმა უნდა გამოითვალონ, თუ მიახლოებით რამდენი ადამიანი უნდა აიცრას, რათა პოპულაციური იმუნიტეტი მიღწეულ იქნეს. როგორც აღვნიშნეთ, პანდემიის დასამარცხებლად ეფექტური რეპროდუქციული რიცხვი (Rt) 1-ზე ნაკლები უნდა იყოს. რადგანაც Rt= sRo, შესაბამისად, ეპიდემიოლოგთა მიზანია:sRo<1. აქედან გამომდინარე, ჩვენ შეგვიძლია გამოვთვალოთ, თუ რამდენი მოწყვლადი ადამიანი უნდა ავცრათ პოპულაციაში: s <1 ÷Ro. თუ ვირუსის მიმართ მოწყვლადი ადამიანების რაოდენობა s არის, იმუნური ადამიანების რაოდენობა 1-s იქნება. შესაბამისად:

s< 1 ÷Ro ეს იგივეა, რაც 1 – s>1- 1÷Ro. სწორედ ეს არის პოპულაციური იმუნიტეტის ფორმულა. პრაქტიკაში მას შემდეგი სახე აქვს: რადგანაც კორონავირუსის საშუალო Ro 2,5-ს შეადგენს, პოპულაციური იმუნიტეტის მისაღწევად საჭიროა ადამიანების პროცენტული რაოდენობა იქნება 1 – 1 ÷ = 0.6.

ეს კი იმას ნიშნავს, რომ პოპულაციური იმუნიტეტის მისაღწევად მოსახლეობის 60% უნდა აიცრას. სწორედ ეს უდევს საფუძვლად საქართველოს მთავრობის მიერ ინიცირებულ ვაქცინაციის ეროვნული გეგმასაც, რომლის მიხედვითაც მთავარი სამიზნე მოსახლეობის 60%-ის აცრაა.

აქვე უნდა აღინიშნოს, რომ ეს გამოთვლები მართებული იმ შემთხვევაშია, თუ ვაქცინის ეფექტიანობა (აღვნიშნოთ იგი სიმბოლოთი  e  ) 100%-ს შეადგენს. კორონავირუსის ვაქცინის შემთხვევაში, ეს მაჩვენებელი საგრძნობლად მერყეობს, რაც პოპულაციური იმუნიტეტის სამიზნე რაოდენობასაც ცვლის. ვაქცინის ეფექტიანობის მაჩვენებლის გათვალისწინებით პოპულაციური იმუნიტეტის ფორმულას შემდეგი სახე ეძლევა: 1 – s = (1-1 ÷ Ro) ÷ e .

ახლა კი პრაქტიკაში განვიხილოთ ყველაზე მოსალოდნელი ვაქცინებით მასობრივი იმუნიზაციის შედეგები: Pfizer-ის ვაქცინით  (ეფექტიანობა – 95%) მასიური იმუნიზაციის შემთხვევაში პოპულაციური იმუნიტეტის მისაღწევად მოსახლეობის 66% უნდა აიცრას. იგივე შედეგი იქნება Moderna-ს ვაქცინით იმუნიზაციის შემთხვევაში. განსხვავებული იქნება AstraZenecca-ს ვაქცინით (ეფექტიანობა -70%) აცრა, რომლის დროსაც პოპულაციური იმუნიტეტის მისაღწევად საჭირო ხდება მოსახლეობის 85% იმუნიზაცია.

მიუხედავად ჩახლართული მათემატიკური ფორმულებისა, ეს შედარებით უფრო მარტივად და უხეშად გადმოცემული გაანგარიშებებია. რეალური სამუშაო გამოთვლები გაცილებით უფრო რთული და მრავლისმომცველია, სადაც ერთდროულად ბევრი ფაქტორი უნდა იქნეს გათვალისწინებული, თითოეული მათგანის უმნიშვნელო ცვლილებას „პეპლის ეფექტის” გამოწვევა შეუძლია. ისევე როგორც ჭადრაკში, აქაც ზუსტი გათვლების გაკეთებაა საჭირო, თუმცა, თამაშისგან განსხვავებით, მცირე შეცდომის საზღაური არა დაკარგული ფიგურით, არამედ ადამიანთა სიცოცხლით გაიზომება.

  • პოპულაციური იმუნიტიტეტიდან სეზონურობამდე

ბილკისუნესა 8 წლის გოგონა იყო, როცა „ყვავილის“ ერადიკაციის პროგრამის ლოკალურმა ჯგუფმა მას 250 ტაკა გადასცა. უკვე 12 წელი სრულდებოდა, რაც ამ საშინელი დაავადების გასაქრობად ინტენსიური მუშაობა დაიწყო, თუმცა მშობლების ნაწილი შვილის „ყვავილით“ დაავადების შემთხვევებს საგულდაგულოდ მალავდა.

ჯანდაცვის სპეციალისტები და ეპიდემიოლოგები ინდოეთსა და ბანგალდეშში რადიკალურ ზომებს მიმართავდნენ – ისინი კარდაკარ დადიოდნენ, რათა დაინფიცირებულები ეპოვნათ. ერადიკაციის პროგრამაში მომუშავეებმა ფულადი ჯილდოც კი დააწესეს: ვინც მათ „ყვავილის“ ზუსტ შემთხვევას მიასწავლიდათ, 250 ტაკას (დაახლოებით $3) გადაუხდიდნენ.

ბილკისუნესამ მათ მეზობლად მცხოვრები 3 წლის გოგონას, რაჰიმა ბანუს შესახებ უამბო. ადგილზე მისულ ბრიგადას პატარა მართლაც ინფიცირებული დახვდა. მისი სახლის ირგვლივ 24-საათიანი პატრულირება დაიწყო, ხოლო ექიმთა ჯგუფებმა უახლოესი 5 მილის რადიუსში უკლებლივ ყველა მოინახულეს და გასინჯეს, რათა დარწმუნებულიყვნენ, რომ „ყვავილმა“ გავრცელება ვერ მოასწრო.

1975 წლის მიწურულს, რაჰიმა ბანუ ბოლო ადამიანი აღმოჩნდა, ვინც „ყვავილის“ გამომწვევი ვირუსის ერთი კონკრეტული შტამით, Variola major, დაინფიცირდა. 2 წლის შემდეგ, სომალიში, ალი მაოუ მაალინს „ყვავილი“ Variola minor-ით ინფიცირების შემდეგ დაუდასტურდა. იგი ბოლო ადამიანი გამოდგა, ვინც ბუნებრივ პირობებში „ყვავილით“ დაავადდა.

1980 წელს „ყვავილი“ პირველი დაავადება გახდა, რომლის სრული აღმოფხვრა კაცობრიობამ წარმატებით შეძლო. სრული პოპულაციური იმუნიტეტი მიღწეულ იქნა – დაავადების გამომწვევის მიმართ მთელი პლანეტა იმუნური გახდა და იგი უკვე ფიზიკურად ვეღარ ახერხებდა გავრცელებას. „ყვავილის“ ცოცხალ ვირუსს დედამიწაზე მხოლოდ ორ ადგილას თუ გადააწყდებით: რუსეთში, ნოვოსიბირსკთან ახლოს, ქალაქ კოლცოვოში მოქმედ კვლევით ცენტრსა და აშშ-ში, ატლანტაში განთავსებულ დაავადებათა კონტროლისა და პრევენციის ცენტრში.

კორონაივირუსის შემთხვევაში იგივე ზომების გატარება პრაქტიკულად შეუძლებელი იქნება.

ამჟამად არსებობს მოლოდინი, რომ პოპულაციური იმუნიტეტის მიღწევის შემდეგ SARS-CoV-2 გრიპის მსგავსად სეზონური გახდება. ჩვენთვის ყველაზე ნაცნობი სეზონური ვირუსი გრიპის ვირუსი გახლავთ. მის წინააღმდეგ ყოველწლიურად, შემოდგომის მიწურულს ვიცრით ხოლმე, რადგანაც ჩრდილოეთ ნახევარსფეროს ქვეყნებისთვის გრიპის სეზონის პიკი ზამთრზე მოდის. ჯერჯერობით მეცნიერებმა ზუსტად არ იციან, თუ რატომ აქვთ ამ ვირუსებს სეზონურობის ტენდენცია, სავარაუდოდ, ამაში ბევრი ფაქტორი იღებს მონაწილეობას.

მაგალითად: კვლევებით ნათელი ხდება, რომ რესპირატორული ვირუსების უმეტესობა დაბალ ტემპერატურასა და დაბალ ტენიანობას  განსაკუთრებით კარგად იტანს. ზამთრის პერიოდში იცვლება ჩვენი ქცევაც — გარეთ არსებულ სუსხს დახურულ სივრცეებში შეყუჟვით ვარიდებთ თავს. ეს კი ვირუსის პოპულაციაში გავრცელებას ხელს მნიშნველოვნად უწყობს.

იმისათვის, რომ რომელიმე ვირუსი სეზონურად მოგვევლინოს, საჭიროა, ინფიცირების შემთხვევებმა მოიკლოს და დაავადების ეფექტური რეპროდუქციული რიცხვი 1-ზე დაბლა მოექცეს. ამის მისაღწევად ყველაზე უსაფრთხო გზა მასობრივი ვაქცინაციაა. ინფექციის მოხდის შედეგად მიღებული ე.წ. „ბუნებრივი” იმუნიტეტის გზა გამართლებული არ არის, რადგანაც იგი მაღალი რისკის შემცველია: პოტენციურად სიცოცხლისთვის საშიში გართულებებისგან, ან ახანგრძლივი კოვიდის ჩამოყალიბებისგან დაზღვეული არავინ არის.

ვაქცინაციის გზით ორი სახის იმუნურობა შეიძლება იქნეს მიღწეული: ეფექტიანი და სტერილური. ეფექტიანი იმუნიტეტის დროს ორგანიზმში შემოჭრილი პათოგენი სერიოზულ დაავადებას ვერ იწვევს, თუმცა, მასპინძელში გამრავლებას მაინც განაგრძობს – ადამიანი ვირუსით არ ინფიცირდება, მაგრამ მისი მატარებელი ხდება. სტერილური იმუნიტეტის დროს ვირუსი მასპინძელ ორგანიზმში გამრავლებასაც ვერ ახერხებს, რაც ასიმტომურ მატარებლობასაც სრულად გამორიცხავს. ვაქცინების შემქმნელთა მიზანი სწორედ სტერილური იმუნიტეტის მიღწევაა, მაგრამ ეს მარტივი გასაკეთებელი არ გახლავთ.

კორონავირუსის შემთხვევაში ჩვენ ჯერ კიდევ არ ვიცით, თუ რა ტიპის დაცვის შემოთავაზება შეუძლია მას, რადგანაც მათი შექმნისას მთავარი სამიზნე გადაცემის პრევენცია არ ყოფილა – სწორება იმაზე გაკეთდა, რომ დაინფიცირების შემთხვევაში COVID-19 არ განვითარებულიყო. ამჟამად, ყველაზე წამყვანი ვაქცინების შემქმნელები იმუნიზაციის პროცესის პარალელურად კვლევებს აგრძლებენ, რათა უფრო დაზუსტებით გამოკვეთონ, შეუძლიათ თუ არა მათ წარმოებულ პროდუქციას ვირუსის გავრცელების შეფერხება. აქედან გამომდინარე, ძირითადი სწორება მასიურ ვაქცინაციაზე მოდის. ლოგიკა მარტივია: თუ კორონავირისის წინააღმდეგ ყველა აცრილია, ვირუსი ერთი ადამიანიდან მეორეს რომც გადაეცეს, იგი ვერავის დააინფიცირებს.

არსებული სიტუაციის დინამიურობა ყველასთვის შესამჩნევია. მაგალითისათვის ექიმი ენტონი ფაუჩის განცხადებები ავიღოთ. პანდემიის საწყის ეტაპზე პოპულაციური იმუნიტეტის მისაღწევად იგი მოსახლეობის 60-70%-ის აცრას ვარაუდობდა. მის უფრო გვიანდელ ინტერვიუებში ეს მაჩვენებელი 75, 80, 85% გაიზარდა. ფაუჩის ამჟამინდელი გათვლები უკვე 90%-მდე ავიდა. ეს თეორიული დაშვებები გარკვეულწილად მაინც ბუნდოვანი პროგნოზებია, მაგრამ ისინი მკაფიოდ ერთ რამეზე მიგვითითებენ – კორონავირუსის საბოლოო დამარცხება მასობრივი ვაქცინაციით და პრევენციული ზომების დაცვის კომბინაციით არის შესაძლებელი.