Published May 1, 2023 | Version v1
Publication Metadata-only

Sensitivity of endemic behaviour of COVID-19 under a multi-dose vaccination regime, to various biological parameters and control variables

Creators

  • 1. University of Southampton
  • 2. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research
  • 3. Chinese Academy of Sciences

Description

For an infectious disease such as COVID-19, we present a new four-stage vaccination model (unvaccinated, dose 1 + 2, booster, repeated boosters), which examines the impact of vaccination coverage, vaccination rate, generation interval, control reproduction number, vaccine efficacies and rates of waning immunity upon the dynamics of infection. We derive a single equation that allows computation of equilibrium prevalence and incidence of infection, given knowledge about these parameters and variable values. Based upon a 20-compartment model, we develop a numerical simulation of the associated differential equations. The model is not a forecasting or even predictive one, given the uncertainty about several biological parameter values. Rather, it is intended to aid a qualitative understanding of how equilibrium levels of infection may be impacted upon, by the parameters of the system. We examine one-at-a-time sensitivity analysis around a base case scenario. The key finding which should be of interest to policymakers is that while factors such as improved vaccine efficacy, increased vaccination rates, lower waning rates and more stringent non-pharmaceutical interventions might be thought to improve equilibrium levels of infection, this might only be done to good effect if vaccination coverage on a recurrent basis is sufficiently high.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

بالنسبة لأمراض معدية مثل COVID -19، نقدم نموذج تطعيم جديد من أربع مراحل (غير ملقح، جرعة 1 + 2، معزز، معززات متكررة)، والذي يفحص تأثير تغطية التطعيم، ومعدل التطعيم، وفاصل التوليد، ورقم التحكم في التكاثر، وفعالية اللقاح ومعدلات تراجع المناعة على ديناميكيات العدوى. نحن نستمد معادلة واحدة تسمح بحساب انتشار التوازن وحدوث العدوى، مع العلم بهذه المعلمات والقيم المتغيرة. استنادًا إلى نموذج مكون من 20 مقصورة، نقوم بتطوير محاكاة رقمية للمعادلات التفاضلية المرتبطة. النموذج ليس تنبؤًا أو حتى تنبؤًا، نظرًا لعدم اليقين بشأن العديد من قيم المعلمات البيولوجية. بدلاً من ذلك، يهدف إلى المساعدة في فهم نوعي لكيفية تأثر مستويات توازن العدوى بمعلمات النظام. نحن نفحص تحليل الحساسية لمرة واحدة في كل مرة حول سيناريو الحالة الأساسية. تتمثل النتيجة الرئيسية التي يجب أن تكون محل اهتمام صانعي السياسات في أنه في حين أن عوامل مثل تحسين فعالية اللقاح وزيادة معدلات التطعيم وانخفاض معدلات التراجع والتدخلات غير الصيدلانية الأكثر صرامة قد يُعتقد أنها تحسن مستويات توازن العدوى، إلا أنه لا يمكن القيام بذلك إلا بشكل جيد إذا كانت تغطية التطعيم على أساس متكرر مرتفعة بما فيه الكفاية.

Translated Description (French)

Pour une maladie infectieuse telle que la COVID-19, nous présentons un nouveau modèle de vaccination en quatre étapes (non vacciné, dose 1 + 2, rappel, rappels répétés), qui examine l'impact de la couverture vaccinale, du taux de vaccination, de l'intervalle de génération, du nombre de reproduction de contrôle, de l'efficacité du vaccin et des taux d'immunité décroissante sur la dynamique de l'infection. Nous dérivons une équation unique qui permet de calculer la prévalence à l'équilibre et l'incidence de l'infection, compte tenu de la connaissance de ces paramètres et des valeurs variables. Sur la base d'un modèle à 20 compartiments, nous développons une simulation numérique des équations différentielles associées. Le modèle n'est pas une prévision ni même une prédiction, compte tenu de l'incertitude concernant plusieurs valeurs de paramètres biologiques. Il est plutôt destiné à aider à une compréhension qualitative de la façon dont les niveaux d'équilibre de l'infection peuvent être influencés par les paramètres du système. Nous examinons une analyse de sensibilité ponctuelle autour d'un scénario de base. La principale conclusion qui devrait intéresser les décideurs politiques est que si des facteurs tels que l'amélioration de l'efficacité du vaccin, l'augmentation des taux de vaccination, la baisse des taux et des interventions non pharmaceutiques plus strictes pourraient être considérés comme améliorant les niveaux d'équilibre de l'infection, cela ne pourrait être fait avec succès que si la couverture vaccinale sur une base récurrente est suffisamment élevée.

Translated Description (Spanish)

Para una enfermedad infecciosa como COVID-19, presentamos un nuevo modelo de vacunación en cuatro etapas (sin vacunar, dosis 1 + 2, refuerzo, refuerzos repetidos), que examina el impacto de la cobertura de vacunación, la tasa de vacunación, el intervalo de generación, el número de reproducción de control, la eficacia de la vacuna y las tasas de disminución de la inmunidad sobre la dinámica de la infección. Derivamos una ecuación única que permite el cálculo de la prevalencia de equilibrio y la incidencia de infección, dado el conocimiento sobre estos parámetros y valores variables. A partir de un modelo de 20 compartimentos, desarrollamos una simulación numérica de las ecuaciones diferenciales asociadas. El modelo no es pronosticador ni siquiera predictivo, dada la incertidumbre sobre varios valores de parámetros biológicos. Más bien, está destinado a ayudar a una comprensión cualitativa de cómo los niveles de equilibrio de la infección pueden verse afectados por los parámetros del sistema. Examinamos el análisis de sensibilidad de uno en uno en torno a un escenario de caso base. El hallazgo clave que debería ser de interés para los responsables de la formulación de políticas es que, si bien se podría pensar que factores como la mejora de la eficacia de la vacuna, el aumento de las tasas de vacunación, las tasas de disminución más bajas y las intervenciones no farmacéuticas más estrictas mejoran los niveles de equilibrio de la infección, esto solo podría hacerse con buenos resultados si la cobertura de vacunación de forma recurrente es lo suficientemente alta.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
حساسية السلوك المتوطن لـ COVID -19 في ظل نظام التطعيم متعدد الجرعات، لمختلف المعايير البيولوجية ومتغيرات التحكم
Translated title (French)
Sensibilité du comportement endémique de la COVID-19 sous un régime de vaccination multidose, à divers paramètres biologiques et variables de contrôle
Translated title (Spanish)
Sensibilidad del comportamiento endémico de COVID-19 bajo un régimen de vacunación multidosis, a diversos parámetros biológicos y variables de control

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4376115527
DOI
10.1098/rsos.221277

Is supplement to
https://openalex.org/W2291447000 (Other)
https://openalex.org/W4320351350 (Other)
https://openalex.org/W2230721379 (Other)
https://openalex.org/W2376250553 (Other)
https://openalex.org/W3138234900 (Other)
https://openalex.org/W2356839139 (Other)
https://openalex.org/W4388177052 (Other)
https://openalex.org/W3113377908 (Other)
https://openalex.org/W2397456551 (Other)
https://openalex.org/W2032448025 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W2001484995
  • https://openalex.org/W2139304620
  • https://openalex.org/W3032742287
  • https://openalex.org/W3041460502
  • https://openalex.org/W3044575348
  • https://openalex.org/W3047120122
  • https://openalex.org/W3087402740
  • https://openalex.org/W3093280101
  • https://openalex.org/W3134978222
  • https://openalex.org/W3136624297
  • https://openalex.org/W3138210308
  • https://openalex.org/W3155313092
  • https://openalex.org/W3156824021
  • https://openalex.org/W3164626794
  • https://openalex.org/W3193754111
  • https://openalex.org/W3206181818
  • https://openalex.org/W3214671284
  • https://openalex.org/W4200398760
  • https://openalex.org/W4213081667
  • https://openalex.org/W4225575582
  • https://openalex.org/W4283763349
  • https://openalex.org/W4304128457