回溯未来——我们回溯过去，研究百日咳现在和未来的行为

反事实情节是历史学家们长期以来使用的一种手段，通过假设“如果……会发生什么？”…？“没有发生过特殊的历史事件。

即使是伟大的温斯顿·丘吉尔，一个自己塑造了历史进程的人，也屈服于虚拟历史的诱惑，他在1931年发表的题为《如果不是这样的话》的一卷论文中做出了贡献。温斯顿爵士这样推测：“想象如果某个重要或不重要的事件以不同的方式解决，会发生什么事，这种奇特的自负已经成为一种时尚，我被鼓励进行一种荒谬的推测。如果李明博没有赢得葛底斯堡战役，会发生什么事呢？”

对我们大多数人来说，我们对虚拟历史的调情更为平淡。我们中的哪一个从来没有想过“如果我没有做这样那样的事会发生什么”，比如去我遇见的那个晚上的聚会。

“假设”的情节非常有趣，现在已经成为一种既定的电影类型，就像“回到未来”的电影一样，在时间机器的帮助下，一个人为了改变事件的未来走向而及时返回（尽管事实上受影响的事件已经发生了——这是一个逻辑上不可能的场景，需要电影观众对认知失调的高度容忍，但似乎对我们大多数人都有效）。

在我们的BMC医学的文章中，我们使用反事实的方法试图了解最近百日咳在英国复发的原因，并帮助预测其未来的行为。

不幸的是，与《回到未来》电影中的角色不同的是，他们得到了德洛林汽车、电吉他和大量魅力的帮助，我们不得不依赖数学方程、计算机编程和费力的数据收集。

百日咳史上的两个反事实情景

我们调查了两种反事实的情况：如果英国70年代和80年代百日咳疫苗覆盖率没有大幅下降，会发生什么；如果我们没有改用无细胞百日咳疫苗，而是从2004年起继续使用全细胞疫苗，会发生什么。

全细胞疫苗含有数百种细菌抗原和一些毒素，产生保护性抗体（B细胞免疫）和激活细胞防御（T细胞免疫）。

相比之下，脱细胞产品只含有少量纯化的细菌抗原，因此比整个细胞的反应性要低，这是其发展的主要原因。然而，由于它主要诱导B细胞免疫，因此在保护性军械库方面受到限制。

虽然抗体可以预防疾病，但T细胞反应通常与细菌清除和感染性降低有关，正如托德•默克尔（Todd Merkel）团队在美国进行的狒狒挑战实验所优雅地说明的那样。

百日咳传播动力学的数学模型

为了研究我们的“假设”情况，我们将一个数学模型参数化，该模型被设计用来模拟英格兰百日咳感染的传播动力学。在这个计算机模型中，我们从1955年开始，即百日咳疫苗问世的前一年，以及马蒂·麦克弗利在德洛里安登陆的同一年，随着时间的推移，重新创造了英国人口。

我们的模型与1955年的百日咳通报数据相吻合，因此首先模拟百日咳在任何疫苗接种前的自然传播。从1955年起，我们模拟引入全细胞疫苗的影响，并重新运行历史调查我们的两个反事实的情况。

百日咳死灰复燃可能是使用无细胞疫苗引起的

我们的结果表明，正是无细胞疫苗的引入，而不是一代人以前疫苗覆盖率的下降，可能在我们最近百日咳的复苏中起到了重要的作用。

通过改变用于定义全细胞和无细胞疫苗如何预防感染的参数，我们能够确定产生模型输出的值，这些值与观察到的流行病学趋势最为吻合。

令人欣慰的是，我们发现疫苗对英国儿童的影响可能与对托德•默克尔（Todd Merkel）狒狒的影响相似——比无细胞疫苗更好地预防全细胞感染。

未来会怎样？

我们的观察对未来有意义。我们的模型预测，由于从全细胞疫苗向无细胞疫苗过渡而导致的百日咳的高传播将继续。因此，将继续需要2012年在英国引入的母性百日咳疫苗接种计划，作为一项疫情控制措施，该计划在预防婴儿死于百日咳方面非常成功。

与其他分析一起，我们的模型研究结果促成了世界卫生组织最近的建议，即仍在使用全细胞疫苗的国家应继续使用该疫苗。对于已经实现转型的国家，我们的模型预测，未来百日咳传播的减少需要一种比无细胞疫苗提供更好的全方位保护的疫苗，事实上，这种疫苗具有全细胞疫苗的某些特性，这是“回到未来”的真实案例。