猩紅熱はいかにしてロンドンでの勢いを失ったか

猩紅熱は、19世紀に最も恐れられた子どもの感染症のひとつだった。およそ1820年から1880年にかけて、激しい流行がヨーロッパと北アメリカを席巻した。世紀の半ばには、イングランドとウェールズで年に約1万人の命を奪い、その多くは幼い子どもだった。ときには数日のうちに、のどの痛みから特徴的な赤い発疹、そして死へと進んだ。

原因は細菌化膿レンサ球菌（Streptococcus pyogenes、A群レンサ球菌）である。この関係は1924年にジョージ・ディックとグラディス・ディックによって確かめられた。そして猩紅熱には二度以上かかることがある。一度の感染で免疫が保証されるわけではないのだ。

謎

ロンドンでは、猩紅熱による死者が抗生物質の数十年前に10分の1以下に減った。サルファ剤が登場したのは1935年、ペニシリンは1945年だ。同じころ、流行のリズムも変わった。数学モデルは、いくつかのパラメータのゆっくりとした変化によって、こうした変化を説明できるだろうか？

1世紀分の週ごとの記録

カナダのマクマスター大学のケビン・ジャオ（Kevin Zhao）とデイビッド・アーン（David Earn）は、ロンドンの戸籍本署長官（Registrar General）による週報を使った。

**猩紅熱による週ごとの死者数（1842〜1939年）**と、届け出られた患者数（1901〜1939年）。
週ごとの出生数、全死因の死者数、そして10年ごとの国勢調査。この期間にロンドンの人口は約225万人から860万人に増えた。

1696年までさかのぼる、より古い教区の記録は使わなかった。そこでは猩紅熱がしばしば麻疹と混同されており、記録の制度も1830年以降は崩れかけていたからだ。分析は1939年9月で打ち切った。この月、戦争の始まりとともに、多くの子どもを含む150万人のロンドン市民が疎開したからだ。1901〜1939年の患者数は、記録文書のスキャン画像からAIツール（ChatGPTとOpenAI Codex）の助けを借りて書き起こされ、その一部は手作業で確認された。

記録が示すこと

毎年の流行があり、秋にピークを迎える。
それに重なって、数年単位の周期が延びていく。1880年から1920年の間に約4年から約8年へ。
同じ年月のあいだに、死者は年約2300人から約80人に減る。

モデル

チームは古典的なSIRモデル（感受性者 – 感染者 – 回復者）を、死者数と患者数の両方に同時にあてはめた。感染の起こりやすさは季節とともに上下し、学校が開いている時期に高くなる。彼らは時間とともに変化するものを3つ認めた。平均的な感染の起こりやすさ、季節変動の強さ、そして時間とともに下がる致死的だった症例の割合である。最後のものは、1890年代ごろにより穏やかな菌株が優勢になったという歴史的な仮説と一致する。独立した2つ目の手法でも、ほぼ同じ結果が得られた。

次に彼らは、モデルが各時期にどのような流行周期を予測するか（出生と死亡のランダムさによって維持されるゆっくりとした揺らぎも含めて）を調べ、観測された周期と比べた。

結果

流行のリズムの変化のほとんどすべてが、2つのパラメータで説明される。再生産数（1人の患者が何人にうつすか）と、季節変動の強さだ。
1842年の約3.5年から1920年ごろの7〜8年へと延びた長い周期は、モデルが予測するゆっくりとした揺らぎと一致する。この揺らぎはほぼ再生産数だけで決まる。再生産数が下がるにつれて、周期は長くなった。 その低下は主に、病気の広がりやすさが着実に下がったことによるものだった。
これらの変化は、観測された出生率の変化と、推定された感染の起こりやすさの変化の両方を反映している。後者は、一部は細菌そのものの進化によるものであるかもしれない。
麻疹の場合は、出生数の変化だけですべてを説明できた。猩紅熱では、それだけでは足りない。

説明されずに残るもの

1857年以前の約5年の周期、1887年から1897年の間の約3年の周期、そしておそらくほかの周期も、説明されずに残っている。モデルは単純化もしている。一生続く免疫を仮定しているが（猩紅熱には当てはまらない）、赤ちゃんが母親から受け取る防御を無視し、菌株の交代が1回だけだったと仮定している。

古い記録文書から流行を読む

この研究は、ニューヨークの麻疹ですでに成功していたこの種の分析を、細菌による病気と死亡記録にまで広げ、致死率や感染の起こりやすさのように、直接観測されたことのない量を推定している。同じ道具は、感染症に関するほかの歴史的な記録にも応用できる。