Targeted Tuberculosis (TB) Vaccination Strategies in the United States: A Modeling Study

一项建模研究证明，针对美国高风险群体（特别是非美国出生者和艾滋病病毒感染者）的定向疫苗接种策略可显著降低结核病发病率，在乐观情景下可预防高达 51.8% 的年度病例。

要点

想象美国是一片广阔且大多干燥的森林。在这片森林中，一种名为结核病（TB）的危险火灾偶尔会爆发。与那些火势在树木间迅速蔓延的森林不同，这片美国森林中的大多数火灾并非源于新的火星。相反，它们源于深藏地下、突然复燃的古老余烬。

约 85% 的火灾源自那些已缓慢燃烧数年、静待适宜条件引燃的余烬。

这项研究就像由流行病学家团队运行的一次计算机模拟，旨在回答一个重大问题：如果我们为成年人发明一种新的“防火盾”（疫苗），我们应该优先给谁接种，以阻止最多的火灾？

问题所在：余烬分布何处

研究发现，这些余烬并非均匀分布在森林各处，而是集中在特定的人群中：

1. 在美国境外出生的人：他们构成了约 77% 的火灾。他们很可能在移居美国之前，就在原籍国感染了“余烬”。
2. 感染 HIV 的人：他们的免疫系统较弱，使得余烬更容易演变成熊熊大火。
3. 患有其他健康问题的人：糖尿病或肾病等状况也会增加余烬复燃的可能性。

实验：测试不同的“防火盾”策略

研究人员构建了一个模型，以测试分发这种新疫苗的不同方式。他们设想了两种情景：

• “梦幻团队”情景（乐观）：疫苗极其有效（70% 的防护率），且我们每年能为一半符合条件的接种者接种疫苗。
• “现实世界”情景（合理）：疫苗效果尚可（50% 的防护率），且我们每年仅能覆盖一小部分符合条件的接种者（约 5%）。

他们测试了诸如“仅给 HIV 患者接种”、“仅给移民接种”或“给所有携带余烬者接种”等策略。

研究发现：谁最需要这面盾牌？

1. “全高风险”策略成效最佳
最有效的策略是为所有三个高风险群体（移民、HIV 患者以及其他患有疾病的人）接种疫苗。

• 在梦幻情景下：这种方法每年可阻止超过5000 起火灾，将结核病总病例数减半。
• 在现实世界情景下：即使疫苗效力较弱且覆盖范围有限，该策略每年仍能阻止约1350 起火灾。

2. “效率”的意外发现
如果看阻止一起火灾需要接种多少人（称为“需接种人数”），仅给HIV 患者接种是最具效率的。因为该群体人数较少且风险极高，投入产出比很高。

• 然而，由于 HIV 群体规模较小，仅在该群体内阻止火灾并不能显著降低整个森林的火灾总数。这就像给最容易着火的树装上盾牌，却忽略了周围整片森林。

3. “移民”因素至关重要
研究明确指出：若不纳入在美国境外出生的人群，就无法解决美国的结核病问题。 由于他们携带了大部分余烬，任何排除他们的策略都会错失阻止火灾的最大机会。

4. “涟漪效应”
疫苗通过阻止接种者体内的余烬转化为火灾来发挥作用（直接效应）。但它也有助于未接种者。当生病的人减少时，引发他人新火灾的“火星”也会减少（间接效应）。

• 即使在最佳情景下，那些未接种疫苗的人（如没有其他健康问题的美国本土出生者），其风险也会因火灾在高风险群体中得到控制而降低约 22%。

结论

该论文得出结论：若要在美国切实减少结核病，我们需要一种“防火盾”策略，广泛覆盖携带最多余烬的特定群体：移民、HIV 患者以及其他患有严重疾病的人。

如果我们能获得一种效果良好（约 50-70% 有效）的疫苗，并持续向这些群体接种，即使不向全人群接种，也有可能将美国的结核病病例数减半。该研究强调，这是基于当前数据和潜在未来疫苗的建模练习，而非针对立即使用的临床建议。

技术摘要

技术摘要：美国针对性结核病疫苗接种策略

问题陈述
自 2021 年以来，美国的结核病（TB）发病率一直保持在疫情前水平之上，2024 年报告病例数为 10,388 例。作为一个低负担地区，美国超过 85% 的结核病病例源于多年前感染的潜伏性结核分枝杆菌（Mtb）再激活，而非近期传播。疾病负担分布极不均衡：非美国出生人群约占病例总数的 77%，而患有免疫抑制性疾病（包括艾滋病病毒感染者 [PLWH]、终末期肾病和糖尿病）的个体面临从感染进展为疾病的显著升高风险。尽管新的“疾病预防”（POD）疫苗正在临床试验中推进（例如 M72/AS01E），但专门在美国高风险亚群中部署此类疫苗的潜在健康影响尚未得到定量评估。本研究解决的核心政策问题是：应优先对哪些人群亚群进行疫苗接种，以最大化绝对影响和项目效率。

方法
作者开发了一个确定性 compartmental 传播模型，按四个互斥的临床和人口统计学人群进行分层：

1. 艾滋病病毒感染者（PLWH）。
2. 患有增加结核病进展风险的非 HIV 医学合并症的人群。
3. 非美国出生人群（无 HIV 或特定合并症）。
4. 美国出生人群（无 HIV 或特定合并症）。
   重叠多个风险类别的个体被归入进展风险最高的分层（层级顺序：PLWH > 医学合并症 > 非美国出生 > 美国出生）。该模型通过五个主要 compartment 追踪 Mtb 感染动态：易感者（S）、快速潜伏期（Lf）、缓慢潜伏期（Ls）、传染期（I）和康复者（R）。模型纳入了对再感染的部分保护作用，并允许疫苗免疫力随时间减弱。

该模型根据 2024 年美国结核病监测数据（n=10,388 例）进行校准，以估算传播率和感染患病率。作者在两种情景下评估了针对特定分层中 Mtb 感染个体的多种疫苗接种策略：

• 乐观情景：疫苗效力（VE）为 70%，保护持续时间为 10 年，所有策略的年接种率为 50%。
• 合理情景：疫苗效力（VE）为 50%，保护持续时间为 10 年，策略特定的年接种率（大多数群体为 5%，PLWH 为 10%，广泛的“所有 Mtb 感染者”策略为 2%）。

平衡状态下测量的结果包括每年预防的病例数、结核病发病率降低的百分比以及需接种人数（NNV）。不确定性使用 12 个参数的 500 次拉丁超立方抽样进行量化。

主要贡献与结果
本研究提供了在低负担地区比较临床和人口统计学定义的高风险人群之间结核病疫苗接种策略的首次估算。

• 广泛高风险目标的影响：在乐观情景下，对所有高风险群体（PLWH、非美国出生人群和医学合并症患者）进行疫苗接种，每年可预防 5,385 例病例（发病率降低 51.8%），NNV 为 366。在合理情景下，同一策略可预防 1,348 例病例（降低 13.0%），NNV 为 510。
• 非美国出生人群的关键作用：排除非美国出生人群的策略未能实现实质性的人群层面影响。在合理情景下，包含该群体的策略可预防 8.9%–13.0% 的病例，而仅针对临床风险群体（PLWH 和医学合并症患者）的策略仅能预防 1.0%–5.9% 的病例。
• 效率与影响的权衡：虽然仅对 PLWH 进行疫苗接种是每剂疫苗最高效的策略（合理情景下 NNV 最低，为 68），但由于该人群规模较小，每年仅能预防 100 例病例（降低 1.0%）。相反，“所有 Mtb 感染者”策略预防的病例最多（合理情景下为 739 例），但 NNV 较高（507）且有效覆盖率较低。
• 直接与间接效应：直接效应（预防已接种个体的疾病进展）占总影响的 77%–89%。间接效应（减少传播）虽适度但不可忽略，使未接种的美国出生人群病例减少 5.5%（合理情景）至 22.4%（乐观情景）。
• 疫苗特征：要在乐观情景下实现年度病例减少≥20%，需要效力为 30% 且持续 10 年的疫苗。要将年度病例减半，则需要 70% 的效力。将保护持续时间延长至 20 年，可将最低所需效力降低 5–20 个百分点。

意义与主张
该论文主张，对公认高风险亚群中 Mtb 感染者进行针对性疫苗接种，可大幅降低美国的结核病发病率。作者断言，策略必须包含非美国出生人群和 PLWH，才能兼具效率与影响力；排除非美国出生人群将丧失大部分可实现的疫苗影响。

研究结论指出，虽然没有任何单一策略能同时在绝对影响和效率上达到最优，但针对非美国出生人群和 PLWH 的综合方法可捕获大部分潜在收益。作者指出，其 NNV 估算值落在美国其他推荐成人疫苗（如流感疫苗、肺炎球菌疫苗）的范围内。他们强调，这些策略的可行性取决于现有临床和社区平台筛查和接种符合条件个体的能力，并建议未来研究应评估这些策略相对于现有结核病预防性治疗（TPT）项目的成本效益。作者明确指出，其分析假设疫苗可预防疾病进展，但不能清除现有感染或预防新感染。