病毒进化背景下促进疫苗民族主义的经济因素

《PLOS Computational Biology》：Economic factors promoting vaccine nationalism in the face of viral evolution

　　

摘要：现代世界日益增强的相互联系要求采取全球公平的解决方案来应对大流行挑战。然而，近几十年来出现了一种趋势，即高收入国家诉诸“疫苗民族主义”，囤积疫苗生产，损害低收入国家的利益。此外，从长远来看，疫苗民族主义可能对囤积国自身不利，因为COVID-19期间不公平的全球疫苗分配可能加剧有害的免疫逃逸变异株的兴起，这在很大程度上抵消了疫苗囤积的原始收益。因此，疫苗囤积可能给疫苗生产国带来时间偏好问题，即高度贴现未来的国家会选择疫苗囤积，而轻度贴现未来的国家会选择疫苗共享。利用一个整合流行病学、进化与经济学过程的新型建模框架，研究人员证明了高时间贴现、低水平的群体外亲社会性以及低收入国家高昂的疫苗分发成本可促进疫苗囤积倾向。研究人员进一步展示了这些因素如何与流行病学和进化参数相互作用，以不同方式激励疫苗共享：在某些参数区间，疫苗共享通过减少变异株感染发挥作用；而在其他区间，疫苗共享则通过降低变异株初始出现的概率发挥作用。因此，在模型中，一个国家应共享的疫苗最优比例是病原体传播力的双峰函数。由此，研究人员提供了一个细致且基于模型的探索，揭示多种因素如何促成疫苗民族主义的出现，并强调国际组织需要协调全球疫苗接种应对未来大流行的必要性。
作者总结：在COVID-19大流行期间出现的全球疫苗分配极端不平等之后，有必要分析驱使各国走向“疫苗民族主义”的因素，以确保未来大流行挑战中更公平的疫苗分配。通过一个结合流行病学、进化与经济学过程的新型建模框架，研究人员识别出可促进高收入国家疫苗囤积倾向的关键经济与社会因素，尽管病毒进化可能逆转疫苗囤积的短期收益。研究人员特别强调，忽视其他国家病毒进化与传播作用的短视政策会助长疫苗囤积，最终损害疫苗囤积国自身。为最小化全球疾病负担和病毒免疫逃逸概率，研究人员强调需要国际合作来监督全球疫苗分配，并采取纳入较低时间贴现率、更多亲社会思维以及对低收入国家疫苗分发基础设施援助的政策。

**论文解读：病毒进化背景下疫苗民族主义的经济驱动因素**

### 1. 研究背景与问题

在高度互联的现代世界，“疾病无国界”已成为现实。新兴传染病具备快速地理传播能力，大流行需要全球协同应对。然而，近年来的大流行中，高收入国家常表现出民族主义倾向，优先保护本国公民，即使对其他国家造成的负面影响最终可能跨越国界并抵消本国政策的短期收益。“疫苗民族主义”即为典型表现，疫苗生产国在2009年H1N1和2020年COVID-19大流行中囤积疫苗。COVID-19大流行前两年，高收入国家的人均疫苗接种量是低收入国家的十倍以上。普遍认为，疫苗分配不公显著增加了全球感染负担，驱动了SARS-CoV-2免疫逃逸变异株的扩散，因为疫苗获取受限的国家产生更大规模的暴发，更可能产生具有免疫逃逸能力的新变异株。因此，疫苗民族主义长期而言违背囤积国自身利益。当前，高致病性禽流感（HPAI）的泛兽疫流行显示出跨种传播至人类的潜在风险，而国际人道主义组织如全球疫苗免疫联盟（GAVI）面临预算削减，可能削弱未来控制HPAI进化潜力的能力。以往研究多关注全球疫苗分配不平等的负面影响，但较少揭示生产国囤积行为背后的经济激励，尤其是疫苗接种在防止免疫逃逸变异进化中的作用。

### 2. 研究内容与主要技术方法

研究人员构建了一个新颖的两国建模框架，整合流行病学、进化与经济学过程，评估三个经济因素——时间贴现、亲社会性和疫苗分发基础设施发展成本——在病毒大流行中塑造疫苗民族主义的作用。流行病学子模型采用SIR(S)动力学，并引入“二次易感者”概念，野生型和变异株的传播差异通过基本再生数R0和10%传播优势/劣势参数化。进化子模型基于群体水平系统动力学原理，计算免疫逃逸变异株（具有10%传播增加）在每个国家每个时间点出现的概率。经济子模型定义感染成本函数，包含时间贴现率和亲社会性因子，并通过博弈论框架分析两国在疫苗分发基础设施投资上的联合决策。关键创新在于能够连续时间上机制性地计算变异出现概率，同时追踪所有可能的变异出现时间对应的不同流行轨迹。

### 3. 主要结果

**3.1 时间贴现与亲社会性**
以野生型R0=2为例，疫苗共享导致短期内野生型感染增加，但长期可减少后续变异感染波次。累积感染成本分析显示，低年贴现率（1%）下疫苗共享更优，而高贴现率（10%）下疫苗囤积成本更低。最优共享比例随贴现率升高而降低：无亲社会性时，20%年贴现率下最优为完全囤积，1%年贴现率下最优共享约30%。增加亲社会性因子会提高共享比例，因为囤积在野生型和变异感染两方面均损害国家B。

**3.2 疫苗共享的流行病学与进化益处**
疫苗共享降低变异感染成本有两种机制：流行病学益处（降低变异出现后的感染量）和进化益处（降低变异初始出现概率）。对于R0=2，共享40%疫苗仅将变异出现总概率从40%降至37%，主要益处是流行病学性的；对于R0=1.5，共享使出现概率从18%降至2%，主要益处是进化性的。低R0时疫苗共享能使两国有效再生数降至1以下，从而遏制暴发和进化潜力。

**3.3 流行病学和进化参数对疫苗共享的影响**
最优共享比例对野生型R0呈双峰响应：低R0区间（1.2–1.7）对应“进化益处”模式，高R0区间（2–3）对应“流行病学益处”模式，中间R0（1.7–2）共享效果下降。疫苗生产速率提高类似于降低R0，使共享更具进化益处。耦合强度（国家间接触比例）增加会单调提高最优共享比例。突变率增加也会激励共享，但存在阈值，超过后变异出现过于频繁，共享控制变异的工具价值下降。

**3.4 高疫苗分发基础设施成本鼓励疫苗囤积**
博弈论分析显示，当国家B的分发成本较低时，国家A可以安全地共享其最优比例；当分发成本足够高时，国家B只能投资有限的接受能力，国家A无法实现其偏好共享比例，出现亚优均衡。存在一个临界成本值，超过后国家A的共享行为不再是纳什均衡。高成本会阻碍生产国共享，因为担心剂量被浪费。若允许生产国帮助分担基础设施成本，均衡下生产国拒绝帮助，但“生产国帮助+接收国扩大接受”的组合对双方更优，揭示了纳什均衡与实际最优之间的差异，凸显国际组织作为中央规划者的必要性。

### 4. 讨论与结论

研究结论指出，疫苗民族主义很可能由高时间贴现（经济或心理诱导）、缺乏亲社会性以及接收国分发基础设施高成本（且缺乏生产国帮助）共同导致。流行病学和进化参数同样决定最优共享策略及共享的益处类型。研究强调，面对HPAI可能引发下一次人类大流行的威胁，公平疫苗分配应成为国际优先事项。国际组织作为全球疫苗分配的中央规划者至关重要，而当前GAVI等组织的资金削减可能危及未来应对能力。该工作为理解疫苗民族主义根源提供了定量框架，有助于防止其定义下一次大流行。