モデルと現実が衝突するとき: 疫病とパンデミックの死亡率予測のレビュー

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疫学におけるモデリングは、現実に代わる有用な手段となり得ます。なぜなら、非常に複雑なシステム全体にわたる実際の相互作用をすべて観察し記録することは不可能な場合が多いからです。システムを一連の方程式または確率ベースの分布に縮小しようとすることで、自然界の特定の条件下で起こり得ることを、有用な程度まで反映する結果を生み出すことができます。これは、さまざまな疫学的設定にわたって長期間の観察研究を実施するよりもはるかに安価で迅速です。 

何年もかけて行われた大規模な並列研究を、数秒間の高性能コンピューティングに変える魅力は明らかです。しかし、モデルの出力はプログラムの設計とプログラムが計算するように指示された入力パラメータの両方に完全に依存しているため、自然現象の映画記録というよりは、人間が描いた絵に似ています。2次元の絵画のように、アーティストが望み、十分なスキルがあれば、モデルは現実の有用な近似値を提供できます。あるいは、モデルは、自然界では起こらないものを視聴者に見せる絵を提供したり、ある側面を誇張して他の側面を最小限に抑えたりすることもできます。これは、意図的または偶然に、直接の観察では生み出されない感情や反応を引き起こす可能性があります。重要な洞察を提供しますが、せいぜい大まかな模倣にすぎません。

人間の病気のモデリングは、人口レベルでまれな事象を予測しようとすると、さらに複雑になります。なぜなら、病気を促進または軽減する条件や反応は、時間の経過とともに大きく変化するからです。かつては、感染症によって10歳未満の子供の約半数が死亡していましたが、現在では、主に衛生状態、生活環境、栄養状態の変化、そして抗生物質の登場により、裕福な国々では死亡率は比較的低くなっています。ペスト菌（Yersinia pestis）が原因と考えられている黒死病のような大規模な死亡事象は、現在では極めて起こりにくいです。なぜなら、黒死病を助長した環境条件が以前ほど蔓延しておらず、感染症は一般的な抗生物質で容易に治療できるからです。このような過去の出来事に頼って現在の健康リスクの可能性を予測することは、ライト兄弟が最初に設計した飛行機の性能に基づいて現代の航空旅行の安全性を予測するようなものです。

新型コロナウイルス感染症の発生初期から、そして実際にはそれより数年前から、国際的な公衆衛生分野では、感染症の発生やパンデミックのリスクに対する懸念が高まってきた。過去30年間、世界的に感染症による死亡率が着実に減少していることを考えると、これは矛盾しているように思えるかもしれないが、この懸念は、前例のない資金提供の要請や、いくつかの国際保健機関の活動の大幅な方向転換につながった。リーズ大学のREPPAREプロジェクトが2024年に発表した報告書「パニックよりも合理的な政策」では、パンデミック予防、準備、対応（PPPR）政策策定に関わるいくつかの主要な国際機関の報告書において、リスクが誤って伝えられていたことが明らかになった。その大きな理由の一つは、医療の進歩や、疾病の発生を検知・記録するための技術の進歩が考慮されていなかったことである。

新型コロナウイルス感染症のパンデミックの急性期が終息したことを受け、多くの国が公衆衛生対策の見直しを進め、将来のパンデミックリスクへの対応の優先順位と方法について検討している。世界保健機関（WHO）加盟国は、提案されているパンデミック協定と国際保健規則の最近の改正案の承認について協議を続けている。同時に、新たなパンデミック基金、国際病原体監視ネットワーク、医療対策プラットフォームなど、複数の新たな公衆衛生・予防・対応（PPPR）機関が既に設立されており、いずれも投資計画と資金要件を更新している。

現在Ginkgo Bioworksに吸収された Metabiota 社による予測モデリングは、パンデミックのリスクと資金増額の必要性に関する議論に大きく貢献しました。これは、2021 年 6 月に発表された G20 ハイレベル独立パネル (HLIP)報告書におけるリスク評価の主要な情報源 2 つのうちの 1 つであり、 WHO の PPPR アジェンダに対するG20 諸国の支持に情報を提供する上で影響力がありました。REPPARE は以前、 Metabiota (Ginkgo Bioworks) が著者として名を連ねたMeadows ら (2023)の論文に基づくモデル出力の解釈に関する懸念に対処しました。Ginkgo Bioworks は現在、ニュージーランド王立委員会に、COVID-19 の教訓 -流行およびパンデミックの可能性のある病原体による将来の死亡率の推定に関するより詳細な報告書(以下、Bioworks 報告書と呼ぶ) を提出しました。

バイオワークスのレポートは、伝染病やパンデミックが人類の健康に及ぼす脅威を予測することを目的としています。リスクは、計算疫学と異常事象モデリングシミュレーションを通じて推定され、特にパンデミックインフルエンザ、新型コロナウイルス、ウイルス性出血熱（VHF）などの呼吸器疾患による「低頻度、高重症度」の伝染病やパンデミックによる死亡率を推定します。 

予測される流行の相対的な頻度と規模は、バイオワークス レポートの以下のグラフで確認できます。ほぼすべてのイベントの死亡率は、自然発生であることが確認されているすべての現代のパンデミックと同様に比較的低いものの、年間平均の「予測」死亡率の主な要因は、現代医学の発達以来世界で見られなかった規模の、まれではあるが大規模なイベントに由来しています。 

バイオワークスの報告書は、これらの急性呼吸器疾患の流行により年間平均250万人が死亡していると結論付けている（パンデミックインフルエンザだけでも160万人）。多くの人はこの結果を信憑性に欠けると感じるだろう。インフルエンザによる年間死亡者数がこれほど高かったのは1世紀ぶりであり、過去100年間で死亡率がこのモデルが示す平均値に達したのは1957～58年と1968～69年の2回だけである。WHOは、新型コロナウイルス感染症を自然発生的な流行とみなした場合、3年間で700万人強の死亡者が報告されていると考えている。

ウイルス性出血熱（VHF）については、報告書は世界平均で2万6000人、サハラ以南のアフリカでは1万9000人と推定している。これは、過去のどの年よりも多い。近年で最大規模の2014年のエボラ出血熱の流行では、死者はわずか1万1325人だった。出血熱は25年ごとに10万人を超える死者が出る可能性が48％と予測されており、これは人類史上前例のない事態かもしれない。

これらの結果には、2つの大きな見落としが関係しています。まず、このモデルは、過去数百年にわたる社会と医療の変化、すなわち世界の平均寿命が30歳未満から70歳以上、一部の裕福な国では80歳以上にまで延びたという事実を見落としています（下記参照）。そのため、ペスト（Yersinia pestis）などの細菌感染症や、劣悪な衛生状態に関連するコレラやチフスなどの病気は、過去の大規模な流行に関連する再発率と規模を持つと想定されています。1918年から1919年にかけてのスペイン風邪は、二次的な細菌感染症による死亡率が非常に高かったのですが、現代の抗生物質の登場以来、二次的な細菌感染症が再発する可能性ははるかに低くなっています。

第二に、このモデルは、PCR、ポイントオブケア抗原および血清学的検査、遺伝子配列決定などの最新の診断法の出現、およびそのような情報の記録と伝達能力の向上を考慮していない。したがって、報告数の増加は、主に検出能力の向上を反映しているのではなく、発生頻度の実際の増加を反映していると想定されている。そして、このモデルは、今後数年間にわたってこの増加が続くと想定している。

過去100年間の医学の著しい進歩と、感染症による死亡率の継続的な着実な減少を考慮すると、このモデルの予測の根拠となる前提は非現実的であるように思われる。医学の将来的な進歩を測ることは難しいものの、過去1世紀にわたる衛生習慣、栄養、住居、診断、抗生物質、ワクチンの進歩は今後も続き、リスクのさらなる軽減につながると考えるのは妥当であろう。抗菌薬耐性は発生する可能性があるが、それは流行性感染症よりも風土病性感染症においてより深刻な問題であり、抗菌対策の進歩は今後も続くだろう。

この種のモデリングは、政策立案において大きな影響力を持つようになりました。計算能力が向上すれば、予測精度も向上すると考えがちですが、非現実的な仮定と入力パラメータを持つモデルは、短期間であり得ない結果にたどり着くだけです。 

学術的な演習として、モデリングは本格的な研究で解明すべき疑問を提起するのに役立つ。しかし、政策の指針として誤って適用され、過度に重視されると、実際の疾病負担から架空の疾病負担へと財政資源と人的資源が逸らされる危険性がある。マラリアや結核といった現在、疾病負担の大きい風土病感染症の成果は、政府開発援助（ODA、または「海外援助」）の利用可能性に大きく依存しているため、これは死亡率の増加につながるだろう。健康状態の改善に不可欠な栄養支援のためのODAは、過去4年間で20%減少した。ここで議論した予測を含む予測に基づくと、パンデミックへの備えと対応のために、コロナ禍以前のODAのほぼ50%に相当する額が提案されている。これは、他の重要な介入を削減することになるだろう。

技術の進歩は、パンデミックによる死亡率を含む感染症の減少に貢献してきました。モデルの不適切な使用による技術の誤用は、これらの重要な進歩の多くを無駄にする可能性があります。類推すると、キャンバスの翼カバーが破れる可能性に基づいて、大西洋を横断する航空旅行を生き延びる可能性を判断することはできません。また、中世の医学の時代に基づいて将来のパンデミックを生き延びる可能性を評価することもすべきではありません。

注意：

報告書の全文は、以下のURLでご覧いただけます：https://essl.leeds.ac.uk/downloads/download/254/when-models-and-reality-clash-a-review-of-predictions-of-epidemic-and-pandemic-mortality

REPPAREによるパンデミックリスクとパンデミック対策・対応策のための資金調達に関する報告書は、以下のURLでご覧いただけます：https://essl.leeds.ac.uk/directories0/dir-record/research-projects/1260/reevaluating-the-pandemic-preparedness-and-response-agenda-reppare