BackgroundrVSV-ZEBOV is a recombinant, replication competent vesicular stomatitis virus-based candidate vaccine expressing a surface glycoprotein of Zaire Ebolavirus. We tested the effect of rVSV-ZEBOV in preventing Ebola virus disease in contacts and contacts of contacts of recently confirmed cases in Guinea, west Africa.MethodsWe did an open-label, cluster-randomised ring vaccination trial (Ebola ça Suffit!) in the communities of Conakry and eight surrounding prefectures in the Basse-Guinée region of Guinea, and in Tomkolili and Bombali in Sierra Leone. We assessed the efficacy of a single intramuscular dose of rVSV-ZEBOV (2×107 plaque-forming units administered in the deltoid muscle) in the prevention of laboratory confirmed Ebola virus disease. After confirmation of a case of Ebola virus disease, we definitively enumerated on a list a ring (cluster) of all their contacts and contacts of contacts including named contacts and contacts of contacts who were absent at the time of the trial team visit. The list was archived, then we randomly assigned clusters (1:1) to either immediate vaccination or delayed vaccination (21 days later) of all eligible individuals (eg, those aged ≥18 years and not pregnant, breastfeeding, or severely ill). An independent statistician generated the assignment sequence using block randomisation with randomly varying blocks, stratified by location (urban vs rural) and size of rings (≤20 individuals vs >20 individuals). Ebola response teams and laboratory workers were unaware of assignments. After a recommendation by an independent data and safety monitoring board, randomisation was stopped and immediate vaccination was also offered to children aged 6–17 years and all identified rings. The prespecified primary outcome was a laboratory confirmed case of Ebola virus disease with onset 10 days or more from randomisation. The primary analysis compared the incidence of Ebola virus disease in eligible and vaccinated individuals assigned to immediate vaccination versus eligible contacts and contacts of contacts assigned to delayed vaccination. This trial is registered with the Pan African Clinical Trials Registry, number PACTR201503001057193.FindingsIn the randomised part of the trial we identified 4539 contacts and contacts of contacts in 51 clusters randomly assigned to immediate vaccination (of whom 3232 were eligible, 2151 consented, and 2119 were immediately vaccinated) and 4557 contacts and contacts of contacts in 47 clusters randomly assigned to delayed vaccination (of whom 3096 were eligible, 2539 consented, and 2041 were vaccinated 21 days after randomisation). No cases of Ebola virus disease occurred 10 days or more after randomisation among randomly assigned contacts and contacts of contacts vaccinated in immediate clusters versus 16 cases (7 clusters affected) among all eligible individuals in delayed clusters. Vaccine efficacy was 100% (95% CI 68·9–100·0, p=0·0045), and the calculated intraclass correlation coefficient was 0·035. Additionally, we defined 19 non-randomised clusters in which we enumerated 2745 contacts and contacts of contacts, 2006 of whom were eligible and 1677 were immediately vaccinated, including 194 children. The evidence from all 117 clusters showed that no cases of Ebola virus disease occurred 10 days or more after randomisation among all immediately vaccinated contacts and contacts of contacts versus 23 cases (11 clusters affected) among all eligible contacts and contacts of contacts in delayed plus all eligible contacts and contacts of contacts never vaccinated in immediate clusters. The estimated vaccine efficacy here was 100% (95% CI 79·3–100·0, p=0·0033). 52% of contacts and contacts of contacts assigned to immediate vaccination and in non-randomised clusters received the vaccine immediately; vaccination protected both vaccinated and unvaccinated people in those clusters. 5837 individuals in total received the vaccine (5643 adults and 194 children), and all vaccinees were followed up for 84 days. 3149 (53·9%) of 5837 individuals reported at least one adverse event in the 14 days after vaccination; these were typically mild (87·5% of all 7211 adverse events). Headache (1832 [25·4%]), fatigue (1361 [18·9%]), and muscle pain (942 [13·1%]) were the most commonly reported adverse events in this period across all age groups. 80 serious adverse events were identified, of which two were judged to be related to vaccination (one febrile reaction and one anaphylaxis) and one possibly related (influenza-like illness); all three recovered without sequelae.InterpretationThe results add weight to the interim assessment that rVSV-ZEBOV offers substantial protection against Ebola virus disease, with no cases among vaccinated individuals from day 10 after vaccination in both randomised and non-randomised clusters.FundingWHO, UK Wellcome Trust, the UK Government through the Department of International Development, Médecins Sans Frontières, Norwegian Ministry of Foreign Affairs (through the Research Council of Norway's GLOBVAC programme), and the Canadian Government (through the Public Health Agency of Canada, Canadian Institutes of Health Research, International Development Research Centre and Department of Foreign Affairs, Trade and Development).

While severe social-distancing measures have proven effective in slowing the coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic, second-wave scenarios are likely to emerge as restrictions are lifted. Here we integrate anonymized, geolocalized mobility data with census and demographic data to build a detailed agent-based model of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) transmission in the Boston metropolitan area. We find that a period of strict social distancing followed by a robust level of testing, contact-tracing and household quarantine could keep the disease within the capacity of the healthcare system while enabling the reopening of economic activities. Our results show that a response system based on enhanced testing and contact tracing can have a major role in relaxing social-distancing interventions in the absence of herd immunity against SARS-CoV-2. An agent-based model of SARS-CoV-2 transmission shows that testing, contact tracing and household quarantine could keep new COVID-19 waves under control while allowing the reopening of the economy with minimal social-distancing interventions.

BackgroundAs of June 8, 2020, the global reported number of COVID-19 cases had reached more than 7 million with over 400 000 deaths. The household transmissibility of the causative pathogen, severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), remains unclear. We aimed to estimate the secondary attack rate of SARS-CoV-2 among household and non-household close contacts in Guangzhou, China, using a statistical transmission model.MethodsIn this retrospective cohort study, we used a comprehensive contact tracing dataset from the Guangzhou Center for Disease Control and Prevention to estimate the secondary attack rate of COVID-19 (defined as the probability that an infected individual will transmit the disease to a susceptible individual) among household and non-household contacts, using a statistical transmission model. We considered two alternative definitions of household contacts in the analysis: individuals who were either family members or close relatives, such as parents and parents-in-law, regardless of residential address, and individuals living at the same address regardless of relationship. We assessed the demographic determinants of transmissibility and the infectivity of COVID-19 cases during their incubation period.FindingsBetween Jan 7, 2020, and Feb 18, 2020, we traced 195 unrelated close contact groups (215 primary cases, 134 secondary or tertiary cases, and 1964 uninfected close contacts). By identifying households from these groups, assuming a mean incubation period of 5 days, a maximum infectious period of 13 days, and no case isolation, the estimated secondary attack rate among household contacts was 12·4% (95% CI 9·8–15·4) when household contacts were defined on the basis of close relatives and 17·1% (13·3–21·8) when household contacts were defined on the basis of residential address. Compared with the oldest age group (≥60 years), the risk of household infection was lower in the youngest age group (<20 years; odds ratio [OR] 0·23 [95% CI 0·11–0·46]) and among adults aged 20–59 years (OR 0·64 [95% CI 0·43–0·97]). Our results suggest greater infectivity during the incubation period than during the symptomatic period, although differences were not statistically significant (OR 0·61 [95% CI 0·27–1·38]). The estimated local reproductive number (R) based on observed contact frequencies of primary cases was 0·5 (95% CI 0·41–0·62) in Guangzhou. The projected local R, had there been no isolation of cases or quarantine of their contacts, was 0·6 (95% CI 0·49–0·74) when household was defined on the basis of close relatives.InterpretationSARS-CoV-2 is more transmissible in households than SARS-CoV and Middle East respiratory syndrome coronavirus. Older individuals (aged ≥60 years) are the most susceptible to household transmission of SARS-CoV-2. In addition to case finding and isolation, timely tracing and quarantine of close contacts should be implemented to prevent onward transmission during the viral incubation period.FundingUS National Institutes of Health, Science and Technology Plan Project of Guangzhou, Project for Key Medicine Discipline Construction of Guangzhou Municipality, Key Research and Development Program of China.

Significance Mathematical and computational modeling approaches can be essential in providing quantitative scenarios of disease spreading, as well as projecting the impact in the population. Here we analyze the spatial and temporal dynamics of the Zika virus epidemic in the Americas with a microsimulation approach informed by high-definition demographic, mobility, and epidemic data. The model provides probability distributions for the time and place of introduction of Zika in Brazil, the estimate of the attack rate, timing of the epidemic in the affected countries, and the projected number of newborns from women infected by Zika. These results are potentially relevant in the preparation and analysis of contingency plans aimed at Zika virus control.

Abstract Conducting vaccine efficacy trials during outbreaks of emerging pathogens poses particular challenges. The ‘Ebola ça suffit’ trial in Guinea used a novel ring vaccination cluster randomized design to target populations at highest risk of infection. Another key feature of the trial was the use of a delayed vaccination arm as a comparator, in which clusters were randomized to immediate vaccination or vaccination 21 days later. This approach, chosen to improve ethical acceptability of the trial, complicates the statistical analysis as participants in the comparison arm are eventually protected by vaccine. Furthermore, for infectious diseases, we observe time of illness onset and not time of infection, and we may not know the time required for the vaccinee to develop a protective immune response. As a result, including events observed shortly after vaccination may bias the per protocol estimate of vaccine efficacy. We provide a framework for approximating the bias and power of any given per protocol analysis period as functions of the background infection hazard rate, disease incubation period, and vaccine immune response. We use this framework to provide recommendations for designing standard vaccine efficacy trials and trials with a delayed vaccination comparator. Briefly, narrower analysis periods within the correct window can minimize or eliminate bias but may suffer from reduced power. Designs should be reasonably robust to misspecification of the incubation period and time to develop a vaccine immune response.

Background: Local mosquito-borne Zika virus (ZIKV) transmission has been reported in two counties of the continental United State (US), prompting the issuance of travel, prevention, and testing guidance across the continental US. Large uncertainty, however, surrounds the quantification of the actual risk of ZIKV introduction and autochthonous transmission across different areas of the US. Method: We present a framework for the projection of ZIKV autochthonous transmission in the continental US during the 2015-2016 epidemic, using a data-driven stochastic and spatial epidemic model accounting for seasonal, environmental and detailed population data. The model generates an ensemble of travel-related case counts and simulate their potential to trigger local transmission at individual level. Results: We estimate the risk of ZIKV introduction and local transmission at the county level and at the 0.025 degree by 0.025 degree cell level across the continental US. We provide a risk measure based on the probability of observing local transmission in a specific location during a ZIKV epidemic modeled after the one observed during the years 2015-2016. The high spatial and temporal resolutions of the model allow us to generate statistical estimates of the number of ZIKV introductions leading to local transmission in each location. We find that the risk is spatially heterogeneously distributed and concentrated in a few specific areas that account for less than 1% of the continental US population. Locations in Texas and Florida that have actually experienced local ZIKV transmission are among the places at highest risk according to our results. We also provide an analysis of the key determinants for local transmission, and identify the key introduction routes and their contributions to ZIKV spread in the continental US. Conclusions: This framework provides quantitative risk estimates, fully captures the stochasticity of ZIKV introduction events, and is not biased by the under-ascertainment of cases due to asymptomatic infections. It provides general information on key risk determinants and data with potential uses in defining public health recommendations and guidance about ZIKV risk in the US.

The design and execution of rigorous, fast, and ethical vaccine efficacy trials can be challenging during epidemics of emerging pathogens, such as the 2014-2016 Ebola virus and 2015-2016 Zika virus epidemics. Response to an urgent public health crisis requires accelerated research even as emerging epidemics themselves change rapidly and are inherently less well understood than well-established diseases. As part of the World Health Organization Research and Development Blueprint, we designed a web-based interactive decision support system (InterVax-Tool) to help diverse stakeholders navigate the epidemiological, logistical, and ethical decisions involved in designing a vaccine efficacy trial during a public health emergency. In contrast to existing literature on trial design, InterVax-Tool offers high-level visual and interactive assistance through a set of four decision trees, guiding users through selection of 1) the Primary Endpoint, (2) the Target Population, (3) Randomization, and (4) the Comparator. Guidance is provided on how each of fourteen key considerations--grouped as Epidemiological, Vaccine-related, Infrastructural, or Sociocultural--should be used to inform each decision in the trial design process.The tool is not intended to provide a black box decision framework for identifying an optimal trial design, but rather to facilitate transparent, collaborative and comprehensive discussion of the relevant decisions, while recording the decision process. The tool can also assist capacity building by providing a cross-disciplinary picture of trial design using concepts from epidemiology, study design, vaccinology, biostatistics, mathematical modeling and clinical research ethics. Here, we describe the goals and features of InterVax-Tool as well as its application to the design of a Zika vaccine efficacy trial.

This JAMA Guide to Statistics and Methods article explains the test-negative study design, an observational study design routinely used to estimate vaccine effectiveness, and examines its use in a study that estimated the performance of messenger RNA boosters against the Omicron variant.

We use a data-driven global stochastic epidemic model to project past and future spread of the Zika virus (ZIKV) in the Americas. The model has high spatial and temporal resolution, and integrates real-world demographic, human mobility, socioeconomic, temperature, and vector density data. We estimate that the first introduction of ZIKV to Brazil likely occurred between August 2013 and April 2014 (90% credible interval). We provide simulated epidemic profiles of incident ZIKV infections for several countries in the Americas through February 2017. The ZIKV epidemic is characterized by slow growth and high spatial and seasonal heterogeneity, attributable to the dynamics of the mosquito vector and to the characteristics and mobility of the human populations. We project the expected timing and number of pregnancies infected with ZIKV during the first trimester, and provide estimates of microcephaly cases assuming different levels of risk as reported in empirical retrospective studies. Our approach represents an early modeling effort aimed at projecting the potential magnitude and timing of the ZIKV epidemic that might be refined as new and more accurate data from the region become available.

Public Health Emergencies (PHEs) provide a complex and challenging environment for vaccine evaluation. Under the R&D Blueprint Plan of Action, the World Health Organization (WHO) has convened a group of experts to agree on standard procedures to rapidly evaluate experimental vaccines during PHEs while maintaining the highest scientific and ethical standards. The Blueprint priority diseases, selected for their likelihood to cause PHEs and the lack of adequate medical countermeasures, were used to frame our methodological discussions. Here, we outline major vaccine study designs to be used in PHEs and summarize high-level recommendations for their use in this setting. We recognize that the epidemiology and transmission dynamics of the Blueprint priority diseases may be highly uncertain and that the unique characteristics of the vaccines and outbreak settings may affect our study design. To address these challenges, our group underscores the need for novel, flexible, and responsive trial designs. We conclude that assignment to study groups using randomization is a key principle underlying rigorous study design and should be utilized except in exceptional circumstances. Advance planning for vaccine trial designs is critical for rapid and effective response to a PHE and to advance knowledge to address and mitigate future PHEs.