R0, come un virus si diffonde. Le proiezioni per capire il contagio

L’R0 è il “numero di riproduzione di base” e dice, in media, quante persone ogni persona infettata con un virus, a sua volta infetterà.  E’ un parametro che indica solamente la capacità di contagio del virus, ma non fornisce nessuna indicazione su quanto sia mortale un’epidemia. Lo studio e la definizione precisa dell’R0 aiuta a guidare le strategie di controllo dell’epidemia sviluppate dai governi e dalle organizzazioni sanitarie mondiali.

Un R0 uguale o inferiore a 1, significa che ogni persona che ha contratto il virus o non infetta nessuno o è capace di infettare al massimo un’altra persona. Scientificamente significa che ha una bassa probabilità di trasmettere l’infezione a un altro individuo. Un R0 maggiore di 1 significa, al contrario, che ogni persona malata infetta almeno un’altra persona in media, che quindi potrebbe infettare gli altri, fino a quando la malattia non si diffonde attraverso la popolazione. Un tipico ceppo influenzale stagionale ha un R0 di circa 1,2, il che significa che per ogni cinque persone infette, la malattia si diffonderà in media a sei nuove persone, che la trasmetteranno ad altre. L’attuale R0 del Coronavirus è riportato anche nel grafico di Popular Science ed è di circa 2,28.

 

Le proiezioni: tracciare e isolare i contagi per controllare il focolaio ed estinguerlo

Recentemente, è uscito un articolo scientifico di The Lancet, che prova a descrivere e ipotizzare la possibile propagazione del virus modificando alcune variabili (come l’R0). Questo esercizio, permette di avere una possibile panoramica sulle situazioni che si potrebbero creare e, soprattutto, fornisce ulteriori indicazioni sul perchè sia corretto limitare la diffusione del virus tramite il blocco dell’attività imposti dal ministero, cercando di rintracciare i focolai per poter “controllarli”. 

Un focolaio si definisce controllato quando da esso non si propaga nessuna nuova infezione tra le 12 e le 16 settimane dopo i casi iniziali. Per quello che riguarda il focolaio lombardo, comparso il 21 febbraio, è quindi necessario controllarlo entro il 25 aprile. I focolai che hanno raggiunto 5000 casi cumulativi, come in alcuni casi quelli cinesi,  vengono considerati troppo grandi per essere controllati entro le 12–16 settimane e sono quindi classificati come focolai incontrollati. Nonostante ciò, stiamo osservando una diminuzione consistente di nuovi contagi in Cina.

Come cambia il contagio a seconda dell’R0

Lo studio spiega che con un R0 di 2,5 (linea nera di Figura 2)  è necessario tracciare e isolare l’80% dei contatti con il focolaio, per ottenere il controllo del 90% di quel focolaio.  In parole semplici, di 10 contatti e possibili contagi è necessario che 8 entrino in quarantena per poter avere il 90% di probabilità che il focolaio venga controllato e, quindi, estinto.

Coronavirus R0 Il grafico mostra la percentuale di controllo del focolaio (asse y) che si può raggiungere tramite il tracciamento e isolamento dei contatti (asse x) nella situazione in cui l’R0 sia 1,5 -2,5 o 3,5

In una situazione con un R0 di 1,5 (linea rossa) basta tracciare 4 possibili contagi per avere lo stesso effetto. Un R0 di 3,5 è la situazione peggiore, con la necessità di tracciare tutti i 10 possibili pazienti per bloccare il focolaio.

Tracciare e controllare i possibili contatti permette nello stesso tempo di ridurre l’R0 (quello che stanno cercando di fare le istituzioni). La figura 3 mostra come si modifica l’R0 a seconda di quanti contatti vengono tracciati e isolati. Il grafico mostra che basta tracciare il 20% dei possibili contagi per far calare l’R0 da 1,2 a <1,0 (linea rossa). Contrariamente R0 di partenza maggiori necessitano di una percentuale maggiore per poter abbassare l’R0 , esattamente il 70% per R0 di partenza=2  (linea nera); il 90% per R0= 3 (linea marrone)

Coronavirus R0 Il grafico mostra come cala il valore di R0 (asse Y) all’aumentare della percentuale di tracciamento e isolamento dei contatti (asse x) nella situazione in cui l’R0 iniziale si 1,2 – 2,1 e 2,9

 

Il numero di casi iniziali di un focolaio influisce sul controllo dell’epidemia

Un altro parametro che influenza la capacità di controllo dell’epidemia è il numero di casi iniziali dal momento in cui si instaurano le politiche di contenimento. Con cinque casi iniziali (figura 4, linea azzurra) , la probabilità di ottenere il controllo in 12 settimane è superiore al 50%, anche se si tracciano e controllano pochi contatti (secondo pallino azzurro, partendo da sinistra).  La probabilità di controllare il focolaio diminuisce all’aumentare del numero di casi iniziali, ad esempio per 40 casi iniziali ( linea blu), anche se vengono tracciati l’80% dei contatti, la probabilità di controllo del focolaio non raggiunge l’80% entro 12 settimane. Dalle notizie riportate, il focolaio lombardo ha avuto 16 casi iniziali. 

Il grafico mostra la percentuale di controllo del focolaio (asse y) che si può raggiungere tramite il tracciamento e isolamento dei contatti (asse x) nella situazione in cui i casi iniziali del focolaio siano 5,20 o 40.

Come controllare il focolaio a seconda di quando si presentano i sintomi

Ogni individuo non sa di essere affetto da Coronavirus prima che compaiano i sintomi e, quindi, prima di rivolgersi al personale sanitario. Il controllo di un focolaio è più o meno efficace a seconda delle caratteristiche del virus: se non si verifica alcuna trasmissione prima dell’insorgenza dei sintomi (linea viola, <1%), la probabilità di ottenere il controllo del 50% del focolaio avviene con il 50% dei contatti tracciati e isolati. Se, al contrario, nel 30% dei casi avviene una trasmissione in un momento in cui non ci sono sintomi (linea viola scuro), per controllare il 50% serve il tracciamento e l’isolamento del 90% dei possibili contatti. Al momento, Coronavirus è contagioso entro i 5 giorni della manifestazione dei sintomi, che coincide anche con il periodo di incubazione maggiormente osservato (5-6 giorni), che in estensione massima da 1 a 14 giorni.

Trasmissione del virus Il grafico mostra la percentuale di controllo del focolaio (asse y) che si può raggiungere tramite il tracciamento e isolamento dei contatti (asse x) nella situazione in cui la trasmissione del virus avvenga per l’1% o il 15% o il 30% prima della manifestazione dei sintomi

Gli sforzi terapeutici per trattare e prevenire l’infezione di Coronavirus

Una buona parte degli infettivologi, immunologi e virologi del mondo sta studiando e descrivendo il virus SARS-CoV-2 e ponendo le basi alla creazione di un vaccino. Un articolo pubblicato su The New England Journal of Medicine, definisce possibile che i primi possibili vaccini entreranno nella fase 1 di sperimentazione all’inizio della primavera. Attualmente, chi ha necessità di cure contro il Coronavirus utilizza protocolli terapeutici standard – come descritto in questo articolo –  nei casi con sintomatologia lieve. Per coloro con sintomatologia grave (ovvero ricoverati in Terapia Intensiva) , oltre alle cure di supporto, i medici stanno esplorando una varietà di approcci sperimentali. Tra questi ci sono il farmaco antivirale Lopinavir-Ritonavir, l’Interferone-1β, l’inibitore dell’RNA polimerasi Remdesivir, la Clorochina e una varietà di prodotti della medicina tradizionale cinese. Quando disponibili, una strategia di cura potrebbe essere l’utilizzo di immunoglobuline prelevate e amplificate da persone guarite. Anche nel contesto di un’epidemia, tutte queste analisi devono ovviamente seguire i protocolli di validazione scientifica eticamente validi, senza una corsa incontrollata alla terapia.

Francesco Ghini

Francesco Ghini

Vivo a Faenza e mi occupo di ricerca biomedica e comunicazione scientifica. Ho conseguito un dottorato di ricerca in Medicina Molecolare presso l'Istituto Oncologico Europeo di Milano e numerose partecipazioni a conferenze internazionali come speaker. Parallelamente, ho seguito come direttore artistico la realizzazione dell'evento Estate di San Martino a Piacenza (2012 e 2013) e ho maturato una forte esperienza nell'ambito della comunicazione e dello storytelling. Nel 2014 ho aperto Buonsenso@Faenza e da questa esperienza, nel 2018, è nata l'agenzia Buonsenso Comunicazione. Amo il teatro, i film di Cristopher Nolan, i passatelli e sono terribilmente curioso.

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