Rokotusten alueellinen ja joustava kohdentaminen voi kannattaa – Tutkijat selvittivät tehokasta rokotusstrategiaa koronapandemiassa

Aalto-yliopiston tutkijat selvittivät, miten erityyppiset rokotusstrategiat vaikuttavat pandemiatilanteessa ja miten rokoteannoksia kannattaisi kohdentaa alueellisesti ja ikäluokittain.

”Tämä on ensimmäinen kerta, kun kansallisen rokotusstrategian toimivuutta on selvitetty koronapandemian aikana alueellinen liikkuvuus huomioiden. Mallinsimme rokotettavien ikärakennetta ja kontakteja viidellä sairaanhoidon eritysvastuualueella ja liikkumista niiden välillä”, sanoo yksi tutkimushankkeen johtajista, professori Tapio Ala-Nissilä.

Tutkijat tarkastelivat niin sanottuja heuristisia strategioita, joissa eri painotuksilla voidaan kohdentaa enemmän rokoteannoksia korkean ilmaantuvuuden tai sairaalakuormituksen alueille. Näitä strategioita verrattiin matemaattisesti optimoituun strategiaan, jossa alueiden ja ikäryhmien välisiä kohdennuksia säädetään päivittäin ja eri ikäryhmiä voidaan rokottaa rinnakkain niin, että tautikuolleisuus koko epidemian ajalta saadaan mahdollisimman alhaiseksi.

Useiden ikäryhmien rokottaminen rinnakkain voi tuoda lisähyötyä

Tutkimus perustuu uuteen matemaattiseen malliin, joka ottaa huomioon alueiden välisen liikkuvuuden ja ikäryhmien erot. Malli sovitettiin mahdollisimman tarkasti Suomen tilanteeseen.

Tutkimusaineistona hyödynnettiin muun muassa teleoperaattorilta saatua dataa siitä, kuinka paljon ihmisiä liikkuu keskimäärin päivän aikana eri alueiden välillä. Lisäksi käytettiin julkisia tietoja koronavirustautiin sairastuneiden ja rokotettujen määristä sekä eri ikäryhmien välisistä kontakteista.

Tutkijat vertailivat mallin avulla rokotusstrategioiden vaikutusta terveydenhuollon kuormitukseen ja tautikuolleisuuteen eri skenaarioissa. He havaitsivat, että alueellisesti ja tautitilanteen mukaan sopivasti kohdennettu rokottaminen vähentää terveydenhuollon kuormitusta ja tautikuolleisuutta enemmän kuin rokotteiden jakaminen tasaisesti väestörakenteen mukaan. Myös useiden ikäryhmien rokottaminen rinnakkain saattaa tuoda lisähyötyä. Valitun rokotusstrategian suojausteho on kuitenkin vahvasti kytköksissä vallitsevaan yleiseen epidemiatilanteeseen.

”Emme löytäneet yhtä parasta rokotusstrategiaa, joka sopisi jokaiseen tilanteeseen. Esimerkiksi sillä, kuinka paljon rajoituksia on voimassa ja kuinka paljon kontakteja vältetään, on vaikutus siihen, mikä strategia toimii parhaiten”, kertoo apulaisprofessori Mikko Kivelä.

Tutkijat tiivistävät havaintonsa seuraavasti:

Kun epidemia on hiipumassa, rokotusstrategian valinnalla ei ole suurta vaikutusta sairastavuuteen tai tautikuolleisuuteen, eikä matemaattisesti optimoituja rokotusstrategioita käyttämällä saada merkittävää lisäsuojaa.

Kun epidemia leviää voimakkaasti, rokotteiden alueellisella kohdentamisella voi olla mahdollista välttää tuhansia uusia tartuntatapauksia ja kymmeniä tai satoja sairaalahoitojaksoja sekä säästää useita ihmishenkiä tasaiseen väestöpohjaiseen rokotejakoon verrattuna. Käyttämällä monimutkaisempia matemaattisesti optimoituja rokotusstrategioita voi olla mahdollista saavuttaa vielä merkittävämpi lisävähennys sairaalahoitojaksoihin ja kuolemantapauksiin.

Hieman yllättävä havainto oli, että eräissä pitkän aikavälin ja korkean tartuttavuuden skenaarioissa rokotteiden alueellinen kohdentaminen yksinkertaisten tunnuslukujen perusteella saattaa johtaa jopa huonompiin tuloksiin kuin tasaisen väestöpohjaisen rokotejaon mallissa.

Professori Lasse Leskelä vertaa tällaista tilannetta laajaan maastopaloon.

”Palokunnan tulee ratkaista, mikä osuus sammutuskalustosta keskitetään suurimpia liekkejä torjumaan ja mikä osuus jätetään rauhallisemman kytemisen alueelle. Korkean tartuttavuuden skenaarioissa, joissa on laajalla alueella uusiin tautiroihahduksiin johtavaa vaikeasti havaittavaa kytemistä, torjuntaresursseja eli rokotuksia ei kannata keskittää liikaa.”

Tutkijat korostavat, että matemaattisia optimointimenetelmiä soveltamalla on näissäkin skenaarioissa mahdollista löytää tasapainoisia rokotusstrategioita, joiden avulla periaatteessa saatettaisiin välttää satoja sairaalahoitojaksoja ja kymmeniä kuolemantapauksia. Haasteena on se, että algoritmisesti optimoidut rokotusstrategiat saattavat olla logistisesti ja hallinnollisesti vaikeita toteuttaa.

”Jatkotutkimusta tarvitaan selvittämään, onko vastaavaa väestön suojaustasoa mahdollista saavuttaa yksinkertaisemmilla kohdentamissäännöillä”, painottaa Leskelä.

Tiedeyhteisö voi tarjota tietoa ja malleja päätöksenteon tueksi

Tutkimuksessa kehitettyä alueellista epidemiamallia on mahdollista soveltaa muissakin yhteyksissä. Sen avulla voi esimerkiksi arvioida alueellisten liikkumisrajoitusten vaikutuksia epidemian hillitsemiseen. Tuloksia voidaan soveltaa koronaviruspandemian ohella myös muissa tartuntatautitilanteissa.

”Toivomme, että tämä tutkimus kannustaa päättäjiä ottamaan tiedeyhteisön jäseniä nykyistä enemmän mukaan yhteiskunnalliseen päätöksentekoon. Meillä on tarjota päätöksenteon tueksi tutkimukseen perustuvaa tietoa ja malleja”, Tapio Ala-Nissilä sanoo.

Monitieteisessä työryhmässä oli tutkijoita matematiikan, tietotekniikan ja teknillisen fysiikan aloilta. Hanke toteutettiin Pohjoismaiden ministerineuvoston NordForsk-ohjelman rahoituksella, jossa ovat mukana ruotsalaiset ja norjalaiset yhteistyökumppanit. Suomessa yhteistyökumppanina oli teleoperaattori Telia.

Tutkimus on julkaistu avoimella arXiv-sivustolla https://arxiv.org/abs/2105.11562

Lisätietoja:

Professori Lasse Leskelä, matematiikan ja systeemianalyysin laitos
[email protected], puh. 040 537 5352

Apulaisprofessori Mikko Kivelä, tietotekniikan laitos
[email protected], puh. 050 382 4555

Professori Tapio Ala-Nissilä, teknillisen fysiikan laitos
[email protected], puh. 040 541 2983