新冠疫苗能在多大程度上预防新冠病毒的感染和传播？

——系统性综述和证据综合分析

 摘要 

为了回答目前可用的疫苗能在多大程度上减少新冠病毒感染的发生和传播，这项报告对现有的证据进行了一次系统性的回顾。截至2021年4月15日，有16项研究调查了疫苗对新冠病毒感染（包括有症状和无症状）的保护效力，6项研究调查了疫苗对新冠病毒无症状感染的保护效力。几乎所有的研究都表明：完全接种后，目前的疫苗对新冠病毒所导致的所有感染（包括无症状感染）的保护效力都在80%至90%之间。此外，在那些接种了疫苗但仍被检测出新冠病毒PCR检测阳性的人中，他们体内的新冠病毒数量明显降低，而且体内清除病毒的时间也明显缩短了。也有研究报道疫苗接种能产生群体免疫效应和间接保护家庭成员的效应，但这些研究结论受限于方法学上的不足。总之，现有的数据表明，疫苗的接种大大减少了新冠病毒的传播，经过完全接种后的个体在该疾病的流行病学里不再起到重要的作用（注：指接种后的个体传播病毒的概率很小）。

 1  背景介绍

在抗击严重急性呼吸系统综合症冠状病毒大流行的斗争中，自去年年底开始上市的新冠疫苗发挥了关键的作用。对于目前在欧盟（EU）和德国获得许可的四种疫苗（BioNTech/辉瑞、Moderna、阿斯利康和强生（Janssen）的新冠疫苗），在申请上市注册的研究或随后进行的非随机观察研究中，已经证明对新冠病毒感染所导致的严重疾病具有至少80%的高保护效力（见STIKO关于新冠疫苗接种建议的第四版中的科学基础部分）(1)。

在接种疫苗的过程中，有一个问题变得越来越重要：接种疫苗的人在多大程度上能在接触新冠病毒后仍被感染，以及如果被感染了又是否能再把病毒传给他人？在非人灵长类动物中进行的临床前研究已经表明，已获批准的新冠疫苗不会让动物产生所谓的完全不再被感染的免疫力。即在暴露的情况下，即使在接种疫苗后，仍有可能在试验动物的呼吸道中检测到病原体(2-5)。这产生了一个问题：新冠疫苗在防止新冠病毒的感染（指所有的感染，而不仅是疫苗三期临床实验期间所重点关注的有症状感染）上对人类有多大的保护作用。

从基本概念上讲，我们必须理解，新冠疫苗至少能通过将疾病谱从严重的表现形式（死亡、重症监护治疗、住院）转移到较轻的表现形式（轻度症状和无症状）来实现其部分效果，同时也显著地减少PCR检测阳性的总人数（6）（见图1）。鉴于以上考虑，单纯关注无症状感染的预防来回答疫苗是否保护病毒传播的问题并不合适。因此，为了研究上述问题，关于新冠疫苗有效性的多个方面需要调查，这体现在下面的一些具体的问题里。

问题：

为了能够回答接种者对新冠病毒感染率的贡献，本研究探讨了以下四个具体问题。

1) 完全接种了疫苗的人在新冠病毒所导致的所有感染（有症状和无症状）上得到了多少保护？

2) 完全接种了疫苗的人在新冠病毒所导致的无症状感染上得到了多少保护？

3）接种了疫苗的人如果被新冠病毒感染，再把病毒传给他人的概率有多大？

4）上面3个问题的答案，在多大程度上也适用于那些令人关心的新冠病毒变种？

图一：新冠疫苗作用原理简单示意图

 2  方法

方法学：对于上述问题1和2的研究，我们采用实时系统性的回顾分析（关于方法的细节见下文）。在此基础上，我们还分析一些关于新冠病毒传播的实验结果去探讨问题3。为了回答问题4，我们同时使用了实时系统回顾和实验室研究的结果。

实时系统性回顾：为了调查接种新冠疫苗的有效性和安全性，常设疫苗接种委员会（STIKO）办公室发起了一项实时系统回顾研究。在这一计划里，我们将在规定的时间内（计划持续到2022年6月30日）对证据进行系统地研究、处理和更新，以便能够及时记录和评估证据情况的可能变化，从而能够对STIKO给出的关于疫苗接种的建议进行必要的调整。该回顾分析的方案经过STIKO工作组和由欧洲疾病预防控制中心的国际工作组的协调，并在国际前瞻性系统评价数据库（PROSPERO）登记注册（注册号：CRD420208935）。

STIKO工作组和STIKO办公室事先为这项系统性回顾制定了关于人群、干预、比较、结果的问题，并在这一方案上与STIKO专家组达成一致（详见STIKO对新冠疫苗接种建议第四版的科学基础部分；第8章）。作为系统性文献检索的一部分，我们在罗伯特-科赫研究所（RKI）图书馆的新冠文献数据库中进行了连续检索。这个数据库收集了Pubmed和Embase（包括Medline）数据库以及预印本平台ArRvix、BioRvix、ChemRvix、MedRvix、Preprints.org、ResearchSquare和SSRN上所有的COVID-19相关条目。该搜索每周更新一次（完整的搜索策略见将在2012年第19周出版的附录）。

此外，为了寻找更多的相关研究，本研究还检索了纳入研究的参考文献清单。为了确认更多未发表的研究或作为预印本的研究，本评估的搜索结果还与其他公共卫生机构（加拿大、美国、英国）和欧洲疾病控制中心的网站和建议进行了比较。本文所用来分析的数据截止到2021年4月15日。

所有符合以下标准的研究都被纳入本分析中。

1）研究人群：任何年龄段的成年人。(对于BioNTech/辉瑞公司的疫苗：16岁以上人群)

2）使用欧盟许可的疫苗进行接种（BioNTech/辉瑞、Moderna、阿斯利康和强生)

3)  对照组：安慰剂、不接种疫苗或接种非新冠疫苗。

4）终点评价指标：a）新冠病毒感染（PCR阳性；即有症状+无症状）；b）无症状新冠感染。

专门调查有症状的新冠病毒感染或严重的新冠肺炎（如住院、死亡）的研究没有被纳入本次分析。

首先由两名独立的调查员审查找出所有论文的的标题和摘要，以确定它们是否符合上述纳入标准，然后由两名独立的调查员分别对符合纳入标准的论文进行全文阅读和审查。如果有研究描述了疫苗接种后多个时间区段的有效性，本文只采用最长的时间段的数据。当研究里有在年龄上做了汇总或校正的数据时，这些处理后的数据（而不是原始数据）被用来做分析。在本分析中，所提取的研究数据均被汇编成了表格。

 3  结果

截至2021年4月15日，使用上述检索策略在在罗伯特-科赫研究所的数据库中发现了2,979个条目，随后对其是否符合纳入标准进行了审查。在完成全文筛选后，有20项研究（7-26）被确定为相关研究并被纳入分析（PRISMA流程图见将在2021年第19周发布的附录）。此外，为回答上述问题3和4，本分析还纳入了另外6项研究。

 3.1  接种疫苗对感染的保护作用（包含有症状和无症状）

在上述20项研究中，有16项研究调查了新冠疫苗预防新冠病毒感染的效果，将有症状和无症状的感染归在一起，以PCR阳性的个体在检测人群力的比例为报告指标（见表1）。

这些研究在5个国家进行（以色列、美国、英国、西班牙、丹麦），参与者的数量在4639到120万之间，年龄范围从15岁至86岁。其中一项研究是作为随机对照试验， 而12项研究采用了队列研究的设计，剩下的3项研究是病例对照研究（包括测试阴性的设计）。其中9项研究调查了BionTech/辉瑞疫苗。1项研究调查了阿斯利康的Vaxzevria疫苗，另外6项研究调查了多种疫苗。

表1：16篇关于新冠疫苗对感染（有症状和无症状）的保护效力的研究。

（注：因为位置限制，研究对象人员组成、人数、年龄、当地流行新冠病毒变种、实验设计、等信息未在表中显示出来，具体信息参见参考连接1）

有11项研究评估了接种第一剂疫苗后有效性的数据，它的保护效力位于17%到88.7%之间。但应该注意的是，来自丹麦的Moustsen-Helms等人的研究里计算出的17%的保护效力是迄今为止最低的估计值，而大多数的研究里第一剂疫苗的保护效力都在大约60%和70%之间。

疫苗对老年人（如疗养院老人）的保护效力有低于对年轻人（如医护人员）的趋势。但这种区别很难在其它研究里得到验证，因为大多数研究里研究对象的年龄范围相对较广（见表1）。据评估，研究里所使用的疫苗和研究设计对疫苗接种效果没有明显的影响。

在10项评估了接种第二剂疫苗后有效性的研究里，第二剂疫苗的保护效力位于64%到94.1%之间； 另一项来自西班牙研究报告称，第二剂疫苗的保护效力高达99%。和第一剂疫苗的评估里一样，第二剂保护效力最低的（64%）同样来自丹麦的Moustsen-Helms等人的研究，而大多数的研究都在大约80%到90%之间。

就目前的评估结果来看， 老年受试者的效果估计值与年轻的研究参与者相似，所以 在有效性方面，几乎看不出系统的年龄差异。同样，使用的疫苗和研究设计对第二剂疫苗的保护效力没有很大的影响。

 3.2  接种疫苗对无症状感染的保护作用

在上述20项研究中，有6项研究调查了预防无症状新冠病毒感染的有效性（见表2）。这些研究分别在以色列、美国和英国进行，还有一项研究（杨森新冠疫苗）采用了多中心研究设计，研究地点在美国、南美和南非。这些研究包括6,286到30多万名参与者。其中1项研究是随机对照临床试验，调查的时杨森新冠疫苗；其他研究是队列研究，评估的是BionTech/辉瑞、Moderna 或阿斯利康的新冠疫苗。

表2：6篇关于新冠疫苗对无症状感染的保护效力的研究

在其中的4项研究中，研究人员对第一剂新冠疫苗（BionTech/辉瑞、BionTech/辉瑞+Moderna、BionTech/辉瑞+阿斯利康）的保护作用进行了评估。从这几项研究的结果来看，第一剂疫苗接种对无症状感染的保护效力在61%到79%之间。而对于只需要1剂接种的的杨森新冠疫苗，在临床试验中发现其保护效力为74%。

关于第二剂疫苗接种对无症状新冠病毒感染的保护情况，有4项队列研究对此进行了评估。这些研究的数据来自监测系统、医疗保险单位和医院，参与者的年龄跨度也较大，结果表明第2剂疫苗接种对新冠病毒无症状感染的保护效力在80%至90%之间。

 3.3  在接种疫苗后PCR检测仍呈阳性的人传播病毒的情况

对于在接种疫苗后依然被新冠病毒感染而在PCR检测里呈阳性的人，已经有研究调查了他们身上的病毒载量以及清除病毒所需要时间的情况。例如，在阿斯利康疫苗申请注册上市的研究里，研究人员对的参与者体内的病毒载量和清除病毒的时间进行了检测。结果表明，那些接种了疫苗但依然被新冠病毒感染的参与者里，他们身上病毒载量明显降低（即Ct转移），而且体内清除病毒的时间也比没有接种疫苗的感染者要短1周左右 （12）。

非常相似的是，Shrotri 等人在一个英国养老院所开展的一项队列研究也表明，在接种了BioNTech/辉瑞或阿斯利康的新冠疫苗28天后所开始发生的感染中，病人同样有较低的病毒载量（21）。一项来自以色列的研究也表明， 疫苗接种者在感染新冠病毒后体内的病毒载量只有没有接种疫苗的感染者的四分之一（27）。

这种减少说明接种者把病毒传播给他人的可能性要降低，因为正如西班牙的一项研究所显示的那样，病毒载量是传播的主要驱动因素 （28）。

 3.4  关于疫苗接种的间接影响的研究（对家庭或人群）

Shah等人29对英国144,525名医护人员（HCW）及其194,362名家庭成员进行了一项队列研究，以确定在第一剂疫苗（BioNTech/辉瑞或阿斯利康的）接种后14天内，是否间接地可以保护他们的家庭成员免受新冠病毒感染。他们发现，接种了疫苗的家庭成员感染新冠病毒的风险至少降低30%（风险比率：0.70；95% CI：0.63 -0.78%）。作者将此解释为接种疫苗减少病毒传播的证据。然而，他们也指出，因为感染可能发生在家庭之外，所以这是个相当保守的估计。

为了研究新冠疫苗的间接保护性，Monge等人研究了在西班牙的大多数老人和护理人员都接种了疫苗（BioNTech/辉瑞或Moderna新冠疫苗）的养老院，看疫苗接种是否可以让那里没有接种疫苗的老人免受感染，这项研究检测到的疫苗间接保护效力为57.3%（95% CI：48.0-66.3%）。

第一个关于新冠疫苗接种所带来的群体免疫效应的证据来自以色列的一项研究 （30）。Milman等人比较了223个社区的疫苗（BioNTech/辉瑞新冠疫苗）接种率和同一社区中未满16岁的青少年（未被批准的接种人群）的新冠病毒阳性检测率。他们发现两个变量之间存在强烈的负相关，即≥16岁年龄组的疫苗接种率越高，<16岁年龄组的阳性检测率越低，这可以视为群体免疫效应出现的第一个迹象。

 3.5  对已经存在的值得关注的新冠病毒变体感染保护情况

关于上述陈述在多大程度上也适用于新冠病毒突变的感染这一问题，首先可以参考表1和表2中关于研究期间当地流通的新冠病毒变体的数据。在20项研究中的10项里有关于病毒变体的信息，并且被提取出来。

这10项研究中的7项提到B.1.1.7变体，只有3项研究有关于其它新冠病毒变体的数据。从中可以看出，到目前为止现有的研究表明，疫苗对新冠病毒感染（有症状和无症状）的保护效果在B.1.1.7变体和野生型新冠病毒之间没有显著区别。在下文中，我们将通过具体举例说明，并且提供更多的数据来源（如疫情研究）。

B.1.1.7：在那些以B.1.1.7为主要流行的新冠病毒研究中，例如Hall等人在英格兰进行的一项前瞻性队列研究发现（16），在之前没有感染过新冠病毒的医护人员中，接种两剂BioNTech/辉瑞新冠疫苗对新冠病毒感染（有症状和无症状）的保护效力为 86%（95% CI：76-97%）。同一研究也发现，在那些已经被新冠病毒感染过的医护人员中，接种两剂BioNTech/辉瑞新冠疫苗防止新冠病毒再感染的效果也在同样的水平，保护效力达到了90%（95% CI：88-92%）。

Dagan等人在以色列进行的病例对照研究也是在B.1.1.7变体作为主要流行的新冠病毒的背景下进行的，到这项研究期结束时，B.1.1.7变体在当地所占的比例已增加到80% （11）。同样，这项研究也发现了疫苗接种对新冠病毒感染有着非常高的保护效力（92%，95% CI：88-95%）。唯一报告疫苗对B.1.1.7变体的保护效力下降了的研究来自英国，这项研究是阿斯利康公司新冠疫苗申请注册的研究的延续 （12）。但是，在此必须强调的是，由于研究所纳入的病例数较少，对疫苗保护效力的估计的置信区间非常宽，而且不具有显著性，因此这项研究所得到的结果价值有限。

B.1.351: 迄今为止，评估新冠疫苗对 B.1.351变体感染的有效性的证据有限，其中一些还是间接证据。南非的一项研究显示，与野生型病毒相比，阿斯利康新冠疫苗的接种在预防B.1.351变体所导致的有症状感染的效果明显降低（31）。初步来自强生新冠疫苗申请注册的研究的数据也表明，它对B.1.351感染的保护效力也可能有所降低，因为在南非（B.1.351变体上当地主要流行的新冠病毒）的试验力该疫苗的保护效力只有52.0%（95% CI：30.3-67.4%），而该疫苗在美国的保护效力则是 74.4％（95％CI：65.0-81.6％）（26）。然而，需要指出的是，这些数据是指有症状的感染。

此外，还有来自一项调查以色列关于疫苗突破的研究也提供了间接证据 （32）。 在这项病例对照研究中，大约 1%（9人）的被调查者身上检查出了B.1,351变体。其中 8人来自疫苗接种组，而且是在完全疫苗接种的人(第2次接种≥7天天后检测出PCR阳性)；另外1人来自未接种疫苗的对照组。相比之下，在这项研究的人群里，接种疫苗后的人里有7人感染了野生型新冠病毒，但没有接种疫苗的对照人群里感染野生型新冠病毒的人却有10人。这项研究在以色列进行的时候，当地的B.1.351变体还很少流行。

 4  讨论和结论

从以上总结性的研究中可以得出结论，根据目前的数据，无论使用哪款现在欧盟已经批准了的疫苗，接种都会导致新冠病毒感染的显著减少。在迄今为止的研究中，在完整的疫苗接种对新冠病毒感染的保护效力处于一个80%至90%之间的范围内，这和对防止重症感染的效果差不多。进一步的数据显示，即使在接种疫苗后仍出现PCR阳性的人或无症状感染者，他们体内的病毒载量也显著减少，而且清除病毒时间也缩短了。总之，这些数据表明，接种疫苗可以显著降低病毒传播的概率。上述关于降低感染可能性的的结论也适用于B.1.1.7变体。对于其它新冠病毒变体，目前当的证据较少，一些间接的证据表明疫苗对B.1.351变体的保护效率有所下降。

 4.1  不足之处

第一，本分析在方法上存在一定的的局限性，这主要源于新冠疫苗接种论文出现的高度动态性。特别是，目前关于疫苗接种在真实世界的效果的非随机研究（观察性研究）正在迅速出现，而且通常首先出现在预印本平台上。虽然本研究系统地评估了其中7个平台的条目，但不能排除在其他服务器或平台上也发表了研究，而这些研究尚未进入相关数据库。

第二，我们还应考虑到，这些预印本平台上的论文尚未经过通行的同行评审过程，因此不能排除其中可能有错误的结果。如果这些研究后来被提交到杂志上发表，并因此经历了同行审查和修正过程，这也可能导致同一研究的不同版本在以后出版（33 ）。

第三，另外一个不足来自于这样一个事实，即目前可用的研究只来自相对较少的国家，尤其时那些已经实施了一段时间的新冠疫苗接种计划的国家。在这种情况下，在评估以色列的研究时应特别注意，不能排除在这些研究中分析了部分重叠的人群，所以效果估计可能不代表完全独立的样本。由于这个原因，在本评价中没有采取荟萃分析的方法对结果进行评估。

第四，现有的研究里的研究对象主要接种的是BioNTech/辉瑞公司的新冠疫苗。因此，对其他疫苗的效果只能做有限的陈述。

最后，必须考虑到，迄今为止的研究只包括相对较短的随访期，所以我们还不能对疫苗对新冠病毒感染的保护作用做出一个最终的结论。

 4.2  结果的意义

根据现有的知识，从公共卫生的角度来看病毒传播的风险因疫苗的接种而大大降低了，因此可以认为接种疫苗的人在新冠的流行病学中不再发挥重要作用（即传播病毒的概率很低）。这里提供的数据为关于接种疫苗的人是否可以在抗疫措施上得到豁免的讨论提供了参考。罗伯特科赫研究所已经调整了其关于与新冠病毒感染者接触后的隔离措施的建议（参见：新冠病毒感染者的接种者的后续随访。截至2021年4月30日）。

即使疫苗接种能导致感染的风险显著减少，这并不是说疫苗接种能让人完全免疫感染。必须知道有些人尽管接种了疫苗，但在接触新冠病毒后仍会检测出PCR阳性，也依然有可能会传播病毒。然而，这可以通过采取措施来减少这一点传播风险（比如在出现症状时进行自我隔离）。

疫苗接种者可以在多大程度上在防疫措施上给予豁免，取决于当前的流行病学、措施的可行性和人口中的疫苗接种率。根据现有的数据，接种疫苗在感染和疾病方面的保护作用对目前在德国主要流行的新冠病毒变体依然有效。然而，迫切需要对其它新冠病毒变体及其对疫苗效力的影响进行持续监测，罗伯特-科赫研究所正在开展这项工作。

为了提高疫苗接种的接受度和疫苗接种的积极性，在宣传活动中除了考虑到疫苗接种的个人保护外，还应该考虑到疫苗接种能减少病毒在人群中的传播以及结束新冠疫情这一愿景。

参考文献（33篇，在此省略）

作者：Dr. Thomas Harder | Dr. Judith Koch | Dr. Sabine Vygen-Bonnet | Stefan Scholz | Antonia Pilic | Sarah Reda | PD Dr. Ole Wichmann

罗伯特科赫研究所，免疫预防部

通信联系：HarderT@rki.de

利益冲突：所有作者声明没有利益冲突存在