Umgang mit durch Mücken übertragenen Krankheiten durch EYWA: ein europäisches Instrument zur Unterstützung der Gesundheitsbehörden bei der Prävention von Epidemien

Mücken sind die Sender von Krankheitserregern. Die wichtigsten Krankheiten, die durch sie in Europa übertragen werden und große Probleme im Bereich der öffentlichen Gesundheit verursachen, sind:

• West-Nil-Fieber und West-Nil-Neuroinvasive Erkrankung, ausgelöst durch das West-Nil-Virus (WNV), jetzt endemisch in Teilen Europas. WNV-Infektionen bei Menschen und Tieren wurden in verschiedenen Gebieten Griechenlands registriert, was mit außergewöhnlich hohen Temperaturen in der Region in den Jahren 2010-2014 und 2017-2019 zusammenhängt. WNV-Infektionen wurden jedoch auch in anderen Teilen Europas gemeldet und erreichten 2018 eine Spitzenzahl von Infektionen im Vergleich zu den Vorjahren (WHO).
• Malaria, übertragen durch Mücken der Gattung Anopheles;
• Chikungunya, Dengue-Fieber und Zika, übertragen nach Europa durch die Aedes albopictus Mücke, bekannt als die Tigermücke. Zwischen 2018 und 2021 wurden in Europa über 3000 Dengue-Fälle gemeldet (in Kroatien, Spanien, Frankreich, Italien und Portugal).

Die vom ECDC hervorgehobenen Wetterbedingungen beeinflussen die Überlebens- und Reproduktionsraten von Vektoren und wirken sich somit auf die Eignung, Verteilung und Häufigkeit des Lebensraums aus. die Intensität und das zeitliche Muster der Vektoraktivität während des gesamten Jahres sowie die Entwicklungs-, Überlebens- und Reproduktionsraten von Krankheitserregern innerhalb von Vektoren. Die Ausbreitung und Übertragung von Vektor-übertragenen Krankheiten (VBDs) sind bereits vom Klimawandel betroffen, da sich Moskitopopulationen in Europa weiter nach Norden bewegen und Krankheitserreger an Orte transportieren, an denen sie in der Vergangenheit nicht waren.

In den letzten zwei Jahrzehnten wurden spezifische Maßnahmen und Praktiken zur Bekämpfung dieser Krankheiten ergriffen, und die Bedeutung von Frühwarnsystemen hat zugenommen.

Das EYWA-Frühwarnsystem basiert auf einer Vielzahl von Satelliten- und In-situ-Daten sowie modernsten technologischen Werkzeugen. Die Hauptaufgabe des Systems besteht darin, die Aktivitäten der nationalen Gesundheitsorganisationen, der Vector Counter Actors und der Bürger zu informieren. Die spezifischen Ziele sind: i) Verbesserung der Vorsorge der Gesundheits- und Gesundheitssysteme und ihrer Fähigkeit, aktuelle und künftige Bedrohungen der öffentlichen Gesundheit zu erkennen, zu überwachen und zu kontrollieren; ii) optimierte Mückenbekämpfung durch Unterstützung einer intensiven entomologischen und epidemiologischen Überwachung und durch präventive Maßnahmen zur Eindämmung der Ausbreitung von MKS in Europa; iii) bessere Informationen für die europäischen Bürger über das komplexe Gesundheitsproblem von Muskel- und Skeletterkrankungen.

Die allgemeinen Ziele des EYWA sind im Einzelnen:

• In Bezug auf die strategische Vision zielt das EYWA darauf ab, mit MBD-Ausbrüchen umzugehen; zuverlässige Unterstützung der verbesserten Entscheidungsfindung und Antizipation von Vektorkontrollmaßnahmen durch die Bereitstellung von Bewertungen der Vektorhäufigkeit und des MBD-Risikos; Erstellung einer Liste von EU-Normen für die MBD-Kontrolle; sowie wichtige Interessenträger in Europa und weltweit kontinuierlich einzubeziehen.
• In technologischer Hinsicht ist EYWA bestrebt, das effektive Management von großen Satellitendaten und deren Fusion mit Nicht-EO-Daten aus mehreren Quellen (in-situ, Bürger) zu beweisen. Prognose von MBD-Ausbrüchen und Verbesserung der Bewertung des Gesundheitsrisikos durch die Entwicklung wirksamer datengestützter entomologischer und epidemiologischer Vorhersagemodelle, die über unterschiedliche Skalen und Prognosehorizonte hinweg funktionieren; sowie Datenbanken bereitstellen, die große Datenmengen verarbeiten, APIs, die einen offenen Zugang bieten, sowie eine Plattform, die die Daten frei und umfassend zur Verfügung stellt.
• Im Bereich der Wissenschaft zielt EYWA darauf ab, die generierten Daten, Ergebnisse und geistiges Eigentum zu verbreiten, die von Wissenschaftlern und Innovatoren in nationalen und internationalen Forschungsprojekten genutzt werden sollen, und auch die transnationale wissenschaftliche Zusammenarbeit zu unterstützen, die die Entwicklung neuartiger Instrumente und Modelle auf dem Gebiet der Epidemien fördert.
• Was schließlich die sozioökonomischen Aspekte betrifft, so besteht das erwartete Ergebnis des EYWA darin, zur Prävention und Verringerung von MBD-Fällen beizutragen; Verringerung der Auswirkungen der MBD in den Gemeinden; optimale Verwaltung der Ressourcen der Mücken- und Vektorkontrolle (die in der Regel begrenzt sind); und die kritischen Bereiche zu ermitteln, die zu erreichen sind, um die Bevölkerung über erwartete Seuchenausbrüche zu informieren.

EYWA kommuniziert und verbreitet wissenschaftliche Expertise zur Unterstützung von Open Data und Open Science durch ein robustes und zuverlässiges Instrument in den Händen der nationalen und internationalen Gesundheitsbehörden und -organisationen: die EYWA-Webplattform.

Daten aus den fünf europäischen Ländern, die Mitglieder des Konsortiums sind (Frankreich, Deutschland, Griechenland, Italien und Serbien), wurden bisher integriert, darunter: entomologisch; epidemiologische Bodenbedeckung (z. B. Normalized Difference Vegetation Index); Klimatische und meteorologische (Temperatur, Niederschlag) und ökologische Datensätze. Quellen wie Copernicus, GEOSS und EEA wurden verwendet, um die Modelle des EYWA auf der Grundlage datengesteuerter und dynamischer Modellierung zu entwickeln.

Über die EYWA-Webplattform werden eine Reihe von Diensten für zwei verschiedene Interessengruppen bereitgestellt:

Für die öffentlichen Nutzer:

• Überblick über das erneut auftretende Problem der MBD in Europa, einschließlich der Gesamtzahl der gemeldeten Fälle von West-Nil-Virus, Malaria, Dengue-Fieber, Zika und Chikungunya aus dem Jahr 2008 in den EU-Ländern und den Nachbarländern des Europäischen Zentrums für die Prävention und die Kontrolle von Krankheiten (ECDC).
• Grafiken mit Daten zu den gemeldeten Gesamtfällen pro Jahr und Land, in dem das EYWA derzeit in Betrieb ist.
• Visualisierung des entomologischen Fangnetzes in ganz Europa für die an der Übertragung dieser Krankheiten beteiligten Moskitos (Arten Culex, Aedes albopictus und Anopheles sowie eine Legende, in der die permanenten und temporären Fallenstellen erläutert werden).

Damit jemand auf die vom Benutzer autorisierten Teile der Plattform zugreifen kann (d. h. epidemiologische Daten und Risikovorhersagen), muss er im Rahmen der Krankheitskontrolle eine institutionelle Rolle spielen. Sie können sich mit der Absicht, Zugang zu erhalten, an den Koordinator der Plattform wenden, und die Generalversammlung des EYWA-Konsortiums entscheidet, ob ihnen der Zugang gewährt werden soll. Die berechtigten Benutzer haben Zugriff auf:

• Entomologische Daten: Zeitreihen entomologischer, umweltbezogener und meteorologischer Daten für jeden Fangort
• Epidemiologische Daten: West-Nil-Virus meldete Fälle von 2008 bis heute
• Moskitohäufigkeitsvorhersage für Culex (Übermittler des West-Nil-Virus) für Griechenland, Serbien, Italien, Frankreich und Deutschland, Aedes albopictus für Frankreich und Anopheles für Italien. Das datengesteuerte Modell prognostiziert eine Größe der Mückenpopulation an jedem Fangort (alle 15 von 30 Tagen) und an jeder Siedlung (jede Woche).
• Risikovorhersage für menschliche Fälle:
  • Generisches dynamisches Modell, das auf Gemeinde-/Provinzebene in Griechenland und Italien angewendet wird und das Risiko von WNV-Fällen beim Menschen sowie den Median der ausgenommenen Wochen der WNV-Übertragung liefert.
  • Datengetriebenes Modell mit höherer räumlicher Auflösung und standortspezifisches Modell zur Vorhersage von Dörfern/Siedlungen mit steigendem WNV-Risiko (nur Griechenland)

EYWA stellt Entscheidungsträgern monatliche Berichte zur Verfügung, in denen die neuesten verfügbaren epidemiologischen Daten, die Moskitohäufigkeit auf monatlicher und wöchentlicher Skala über verschiedene Modelle und das geschätzte Risiko für das Auftreten des West-Nil-Virus bei Mücken und beim Menschen angegeben werden. Auf der Grundlage dieser erhobenen Daten nutzen die Verantwortlichen und die Gesundheitsbehörden die Risikokarten, um den Aufbau von Überwachungsnetzen und -prozessen so umzugestalten, dass die Minderungsmaßnahmen auf lokaler Ebene zielgerichtet sind.

Die EYWA-Modelle und -Instrumente haben die Gesundheitsbehörden von vier Präfekturen in Griechenland (Zentralmazedonien, Thessalien, Westgriechenland und Kreta) und Venetien (Italien) bei der Überwachung der Verbreitung von Krankheitserregern durch gezielte Stichprobenkontrollen und die Identifizierung von Dörfern mit hohem Risiko unterstützt, um Kontrollmaßnahmen durchzuführen und die Fälle von WNV beim Menschen wirksam zu reduzieren. Die Modellvorhersagen werden während des Betriebszeitraums zwischen Mai und Oktober kontinuierlich über die Webplattform verbreitet und spezielle Berichte direkt an die Behörden gesendet, um ihre Mückenbekämpfungsmaßnahmen zu unterstützen.

Darüber hinaus unterstützten MIMESIS- und BAR-Prognosen zusätzliche präventive Maßnahmen wie intensivere Larviciding in und um gefährdete Dörfer sowie ergänzende Sensibilisierungskampagnen für persönliche Schutzmaßnahmen. Im Jahr 2021 erreichten die von EYWA geleiteten Sensibilisierungskampagnen in der Region Zentralmakedonien in Griechenland mehr als 31 000 Haushalte durch Haus-zu-Haus-Besuche und Flugblätter.

Zusätzlich zu den direkt von EYWA umgesetzten Maßnahmen wurde die mobile Anwendung Mosquito Vision, die auf EYWA-Daten basiert, entwickelt und eingeführt, um den Bürgerinnen und Bürgern einfache und unmittelbare Informationen, insbesondere für schutzbedürftige Bevölkerungsgruppen, zur Verfügung zu stellen. Die Anwendung umfasst: Belästigungsprognosen, Präventions- und Kontrollanweisungen für den persönlichen Schutz und Formulare für Bürgerinnen und Bürger, um über Befall zu informieren und potenzielle Hotspots vorzuschlagen. Sie kann auch von Bürgerinnen und Bürgern genutzt werden, um mit den beteiligten wissenschaftlichen Gremien in Kontakt zu treten. Die App wurde ursprünglich in den vier Regionen Griechenlands eingesetzt, wo sie Tausende von Bürgern in über 2400 Dörfern über sanitäre Einrichtungen und persönliche Schutzmaßnahmen informierte. Es gibt Pläne, den Servicebereich für die Anwendung zu erweitern.

Die Beteiligung der Interessenträger ist ein Schlüsselelement des EYWA-Projekts. Die EYWA-Plattform wird von der Nationalen Beobachtungsstelle von Athen (NOA) gehostet und ihre Arbeit liegt bei allen beitragenden Partnern. EYWA ist eine Ergebnisaktion der Freiwilligentätigkeit in ganz Europa, die 37 Interessenträger auf globaler Ebene einbezieht, die zu ihrer gemeinsamen Entwicklung beitragen. Zwischen 2019 und 2021 hat sich das Netzwerk auf viele Interessenträger ausgeweitet, die an dem Projekt interessiert sind, darunter Wissenschaftler, Regierungen, die WHO, das Robert-Koch-Institut, das AIR-Katastrophenmodellierungsunternehmen, das indische Vector Control Research Centre (VCRC) und die Europäische Kommission, d. h. die GD ECHO und die Gemeinsame Forschungsstelle, die die Epidemien betreibt: Das Projekt Dynamics and Control (EPICO) befasst sich auch mit neu auftretenden vektorübertragenen Krankheiten.

Die Interessenträger sind an den meisten Vorhaben beteiligt, und zwar durch: i) das Verfahren zur Erhebung und Analyse entomologischer und pathogener Daten; ii) die Analyse der Ergebnisse durch Feedback, das zur Verbesserung sowohl der Plattform als auch der Vorhersagemodelle beitragen kann; und iii) Bereitstellung kritischer Anweisungen für das Projekt.

Offenheit leitet alle EYWA-Aktivitäten, da es sich um eine strategische Entscheidung des Konsortiums handelt, um die größtmögliche Wirkung zu erzielen und Verbindungen zu EU/Global-Initiativen herzustellen. Die Daten sind offen und über die europäische NextGEOSS-Datenplattform verfügbar und könnten möglicherweise über andere Portale und EU-Infrastrukturen unter Verwendung offener Datenstandards wie GEOSS-Portal, Open Health Data, Data Europa und Climate ADAPT angeboten werden.

Anfang 2022 verlieh der Europäische Innovationsrat dem EYWA und seinem Koordinierungspartner, dem BEYOND Centre of EO Research and Satellite Remote Sensing of NOA, den EIC Horizon Prize on Early Warning for Epidemics. Mit dem Preis wurde das Projekt mit 5 Mio. EUR belohnt, da es den Erfolg von EYWA würdigt, wissenschaftliche Erkenntnisse zu einem Entscheidungsinstrument zu machen, das die Bekämpfung von durch Mücken übertragenen Krankheiten unterstützt.

Das MAMOTH Moskitohäufigkeitsvorhersagemodell zeigte eine hohe Effizienz, Flexibilität und Anpassungsfähigkeit, indem es für zwei weitere Moskitoarten außer Culex auf fünf europäische Regionen übertragen und angewendet wurde. Das Modell lieferte ein hohes Maß an Vertrauen in die Vorhersage von Moskitopopulationen für die verschiedenen Kombinationen von Regionen / Landschaften und Moskitos: z. B. für die WNV-Übertragung von Culex in Venetien (Italien), Vojvodina (Serbien) und Baden-Württemberg (Deutschland); Malaria-Übertragung aus Anopheles in Venetien (Italien); CHIK, Dengue und Zika Übertragung von Aedes albopictus in Korsika und Grand Est (Frankreich).

Es ist jedoch wichtig, auch einige Einschränkungen des EYWA-Projekts zu beachten. Erstens variieren die Empfindlichkeit und Genauigkeit des Systems in verschiedenen geografischen Kontexten und Skalen. Die spezifischen lokalen und regionalen Prioritäten und Vulnerabilitätsprobleme können möglicherweise nicht gründlich und genau ermittelt werden. Zweitens kann die Nutzung der Instrumente durch Bürokratie, die Zurückhaltung bei der Integration neuer Instrumente in die Entscheidungsfindung und die tägliche Praxis sowie durch andere Prioritäten des Wirtschafts- und Gesundheitssystems, die sich auf die Verfügbarkeit von Mitteln für Forschung und Innovation im Bereich der VBD auswirken, eingeschränkt sein.

Die finanzielle Tragfähigkeit des EYWA wird durch die Finanzierung laufender Projekte sichergestellt. direkte institutionelle Finanzierung; und Rahmendienstleistungsverträge, die von den Partnern im Rahmen ihrer verfassungsmäßigen und/oder geschäftlichen Rolle im Bereich der MBD-Behörden ausgeführt werden. Gemäß dem EYWA-Finanzplan deckt die besicherte Finanzierung 67 % der Gesamtausgaben im Zeitraum 2020-2025 ab, um in den fünf beteiligten Ländern weiter tätig zu sein. Es wird erwartet, dass zusätzliche Mittel durch andere wettbewerbsorientierte Rahmen und Drittmittel (z. B. Treuhandfonds, Horizont Europa, Kohäsionsfonds) bereitgestellt werden.

Die Vorteile des Projekts liegen in folgenden Punkten:

• Entwicklung und Veröffentlichung von Wissen aus gesammelten Daten und Modellen in Bezug auf die Moskitopopulation und prognostizierte Risiken für Ausbrüche der Moskito-Borne-Krankheit.
• Erleichterung des optimalen Managements der saisonal eingesetzten Ressourcen und Kapazitäten (Feldinspektoren, Analysten und Fahrzeuge, Sprühhubschrauber und Drohnen, Tausende von Mückenzuchtstätten), indem gezielte Maßnahmen für die Umsetzung auf lokaler, regionaler und nationaler Ebene in , aufgezeigt werden, wodurch möglicherweise Hunderte von Millionen Euro für die Operationen eingespart werden.

EYWA wurde im Rahmen der EuroGEO-Aktionsgruppe „Erdbeobachtung für Epidemien von durch Vektoren übertragenen Krankheiten“ im Zusammenhang mit dem GEO-Arbeitsprogramm 2017-2019 entwickelt, insbesondere mit den Gemeinschaftsmaßnahmen: Earth Observations for Health (EO4HEALTH), einschließlich vektorübertragener Infektionskrankheiten, Copernicus Atmospheric Monitoring Service (CAMS) und Copernicus Climate Change Service (C3S).

EYWA begann 2018 mit einer ersten Untersuchung der verfügbaren Projekte und Forschungen auf dem Gebiet der Vector Borne Diseases. Aufbauend auf dieser ersten Forschung wurden die Plattform und die Vorhersagemodelle entwickelt, und das Projekt erreichte im April 2020 in Griechenland und Italien den Betriebsstatus. Ab 2021 werden Regionen in Frankreich, Deutschland und Serbien bei der Datenerhebung und Modellvorhersage unterstützt. Ab 2022 werden neue außereuropäische Standorte in Côte d'Ivoire und Thailand zur Plattform hinzugefügt.

Die Entwicklung des EYWA ist eine kontinuierliche Maßnahme, und seine geschätzte Tätigkeitsdauer wird mindestens bis 2025 andauern, wie in der vom EYWA-Konsortium unterzeichneten Partnerschaftsvereinbarung vorgesehen. Weitere Länder und Krankheiten werden schrittweise in das integrierte EYWA-System aufgenommen, mit der Vision, ein europäisches/globales Frühwarnsystem zu entwickeln.

National Observatory of Athens

Institute for Astronomy, Astrophysics, Space Applications & Remote Sensing

BEYOND Centre of EO Research & Satellite Remote Sensing

6, Karystou St.

11523, Athens-Greece

e-mail: beyond@noa.gr

Tsantalidou, A., Parselia, E., Arvanitakis, G., Kyratzi, K., Gewehr, S., Vakali, A., & Kontoes, C. (2021). MAMOTH: Ein Earth Observational Data-Driven Model für Moskitos Abundance Prediction. Fernerkundung, 13(13), 2557. https://doi.org/10.3390/rs13132557

Parselia, E., Kontoes, C., Tsouni, A., Hadjichristodoulou, C., Kioutsioukis, I., Magiorkinis, G. & Stilianakis, N.I. Satellite Earth Observation Data in Epidemiological Modeling of Malaria, Dengue and West Nile Virus: Ein Scoping Review. Entfernte Sens. 2019, 11, 1862. https://doi.org/10.3390/rs11161862

Kioutsioukis, I., & Stilianakis, N. I. (2019). Bewertung des Übertragungsrisikos des West-Nil-Virus anhand eines wetterabhängigen epidemiologischen Modells und eines globalen Sensitivitätsanalyserahmens. Acta tropica, 193, 129-141. https://doi.org/10.1016/j.actatropica.2019.03.003

Angelou, A., Kioutsioukis, I. & Stilianakis, N. I. (2021). Ein klimaabhängiges räumliches epidemiologisches Modell für das Übertragungsrisiko des West-Nil-Virus im lokalen Maßstab. One Health, Band 13, 2021, 100330. https://doi.org/10.1016/j.onehlt.2021.100330