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

Moskitos sind die Überträger 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 Krankheit, ausgelöst durch das West-Nil-Virus (WNV), jetzt endemisch in Teilen Europas. In verschiedenen Gebieten Griechenlands wurden WNV-Infektionen bei Menschen und Tieren festgestellt, die in den Jahren 2010-2014 und 2017-2019 mit außergewöhnlich hohen Temperaturen in der Region verbunden waren. Allerdings wurden auch in anderen Teilen Europas WNV-Infektionen gemeldet, die 2018 im Vergleich zu den Vorjahren (WHO) einen Höchststand an Infektionen erreichten.
• 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 (in Kroatien, Spanien, Frankreich, Italien und Portugal) über 3000 Dengue-Fälle gemeldet.

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 Mückenpopulationen in Europa weiter nach Norden bewegen und Krankheitserreger an Orte bringen, 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 Frühwarnsystem EYWA basiert auf einer Vielzahl von Satelliten- und In-situ-Daten und modernsten technologischen Werkzeugen. Die Hauptaufgabe des Systems besteht darin, die Tätigkeiten der nationalen Gesundheitsorganisationen, der Vektorzähler 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) eine optimierte Mückenbekämpfung durch Unterstützung einer intensiven entomologischen und epidemiologischen Überwachung und durch Präventivmaßnahmen zur Eindämmung der Ausbreitung von MKS in Europa; iii) bessere Informationen für die europäischen Bürgerinnen und Bürger über das komplexe Gesundheitsproblem der MBD.

Im Einzelnen sind die allgemeinen EYWA-Ziele:

• In Bezug auf die strategische Vision zielt EYWA darauf ab, MBD-Ausbrüche zu bewältigen; zuverlässige Unterstützung der verstärkten 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 die kontinuierliche Einbeziehung wichtiger Interessenträger in Europa und weltweit.
• In technologischer Hinsicht ist EYWA bestrebt, die effektive Verwaltung von Big-Satelliten-Daten und deren Verschmelzung mit Nicht-EO-Daten aus mehreren Quellen (in-situ, Bürger) nachzuweisen. Vorhersage von MBD-Ausbrüchen und Verbesserung der Bewertung des Gesundheitsrisikos durch die Entwicklung wirksamer datengestützter entomologischer und epidemiologischer Vorhersagemodelle, die über Differenzskalen und Prognosehorizonte hinweg funktionieren; Neben der Bereitstellung von Datenbanken, die große Datenmengen verarbeiten, bieten APIs einen offenen Zugang sowie eine Plattform, die die Daten frei und weit verbreitet zur Verfügung stellt.
• Im Bereich der Wissenschaft zielt EYWA darauf ab, die generierten Daten, Ergebnisse und IP zu verbreiten, die von Wissenschaftlern und Innovatoren in nationalen und internationalen Forschungsprojekten genutzt werden sollen, und unterstützt auch die transnationale wissenschaftliche Zusammenarbeit, die die Entwicklung neuartiger Werkzeuge und Modelle auf dem Gebiet der Epidemien fördert.
• Schließlich besteht das erwartete Ergebnis des EYWA in sozioökonomischer Hinsicht darin, zur Prävention und Verringerung von MBD-Fällen beizutragen; Verringerung der Auswirkungen von MBD in den Gemeinden; Führen Sie eine optimale Verwaltung der Ressourcen der Mücken- und Vektorkontrolle durch (die normalerweise begrenzt sind); und Ermittlung der kritischen Bereiche, die erreicht werden müssen, 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: entomologische epidemiologische; Bodenbedeckung (z. B. Normalized Difference Vegetation Index); Klimatische und meteorologische (Temperatur, Niederschlag) und ökologische Datensätze. Zur Entwicklung der EYWA-Modelle auf der Grundlage datengestützter und dynamischer Modellierung wurden Quellen wie Copernicus, GEOSS und EEA herangezogen.

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

Für die öffentlichen Nutzer:

• Überblick über das erneut auftretende Problem der MBD in Europa, einschließlich der insgesamt 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).
• Diagramme 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 Mücken,die an der Übertragung dieser Krankheiten beteiligt sind (Arten Culex, Aedes albopictus und Anopheles, zusammen mit einer Legende, die die permanenten und temporären Fallenstellen erklärt).

Damit jemand auf die vom Nutzer autorisierten Teile der Plattform (d. h. epidemiologische Daten und Risikovorhersagen) zugreifen kann, muss er eine institutionelle Rolle im Rahmen der Krankheitskontrolle einnehmen. Sie können sich mit dem Koordinator der Plattform in Verbindung setzen, um Zugang zu erhalten, und die Generalversammlung des EYWA-Konsortiums entscheidet, ob ihnen der Zugang gewährt werden soll. Die autorisierten Benutzer können auf Folgendes zugreifen:

• Entomologische Daten: Zeitreihe entomologischer, umweltbezogener und meteorologischer Daten für jeden Fangort
• Epidemiologische Daten: West-Nil-Virus berichtet Fälle von 2008 bis heute
• Mückenhäufigkeitsvorhersage für Culex (Transmitter 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 auf Gemeinde-/Provinzebene in Griechenland und Italien, das das Risiko von WNV-Fällen beim Menschen sowie den Median der ausgenommenen Wochen der WNV-Übertragung bietet.
  • Datengetriebenes Modell mit höherer räumlicher Auflösung und standortspezifisches Modell zur Vorhersage von Dörfern/Siedlungen mit zunehmendem Risiko für WNV (nur Griechenland)

EYWA stellt Entscheidungsträgern monatliche Berichte zur Verfügung, in denen die neuesten verfügbaren epidemiologischen Daten, die Mückenhäufigkeit auf monatlicher und wöchentlicher Ebene 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 für die Verarbeitung Verantwortlichen und die Gesundheitsbehörden die Risikokarten, um den Aufbau von Überwachungsnetzen neu zu ordnen und Maßnahmen zur Eindämmung auf lokaler Ebene anzustreben.

Die EYWA-Modelle und -Instrumente haben die Gesundheitsbehörden von vier Präfekturen in Griechenland (Zentralmakedonien, Thessalien, Westgriechenland und Kreta) und Venetien (Italien) bei der Überwachung der Durchblutung 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 gesamten Betriebszeitraums zwischen Mai und Oktober über die Webplattform kontinuierlich verbreitet und spezielle Berichte direkt an die Behörden gesendet, um ihre Maßnahmen zur Bekämpfung von Mücken zu unterstützen.

Darüber hinaus unterstützten MIMESIS- und BAR-Prognosen ergänzende Präventivmaßnahmen wie intensivere Untersuchungen 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 Broschüren.

Zusätzlich zu den direkt von EYWA umgesetzten Maßnahmen wurde die mobile Anwendung Mosquito Vision, die auf EYWA-Daten basiert, entwickelt und ins Leben gerufen, um den Bürgern einfache und sofortige Informationen bereitzustellen, insbesondere für schutzbedürftige Bevölkerungsgruppen. Die Anwendung umfasst: Verärgerungsprognosen, Präventiv- und Kontrollanweisungen für den Personenschutz und Formulare für Bürger, um über Befall zu informieren und potenzielle Hotspots vorzuschlagen. Es kann auch von den Bürgern genutzt werden, um die beteiligten wissenschaftlichen Gremien zu kontaktieren. Die App wurde zunächst in den vier Regionen Griechenlands eingesetzt, wo sie Tausende von Bürgern in über 2400 Dörfern über Sanitär- und Personenschutzmaßnahmen 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 ihr Betrieb liegt bei allen beitragenden Partnern. EYWA ist eine ergebnisorientierte Aktion der Freiwilligenarbeit in ganz Europa, an der 37 Interessenträger auf globaler Ebene beteiligt sind, die zur Entwicklung des Co-Designs beitragen. Zwischen 2019 und 2021 hat sich das Netzwerk auf viele Interessenträger ausgeweitet, die an dem Projekt interessiert sind, darunter die wissenschaftliche Gemeinschaft, 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: Dynamics and Control (EPICO) Projekt und befasst sich auch mit aufkommenden vektorübertragenen Krankheiten.

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

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

Anfang 2022 verlieh der Europäische Innovationsrat 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 damit der Erfolg von EYWA gewürdigt wird, wissenschaftliche Erkenntnisse in ein Entscheidungsinstrument umzuwandeln, das die Bekämpfung von durch Mücken übertragenen Krankheiten unterstützt.

Das MAMOTH-Mückenhäufigkeitsvorhersagemodell zeigte eine hohe Effizienz, Flexibilität und Anpassungsfähigkeit, indem es auf 5 europäische Regionen für zwei weitere Mückenarten mit Ausnahme von Culex übertragen und angewendet wurde. Das Modell zeigte ein hohes Maß an Vertrauen in die Vorhersage von Mückenpopulationen für die verschiedenen Kombinationen von Regionen / Landschaften und Mücken: z. B. für die WNV-Übertragung von Culex in Venetien (Italien), Vojvodina (Serbien) und Baden-Württemberg (Deutschland); Malariaübertragung von 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 Sensitivität und Genauigkeit des Systems in verschiedenen geografischen Kontexten und Skalen. Die spezifischen lokalen und regionalen Prioritäten und Schwachstellen können möglicherweise nicht gründlich und genau ermittelt werden. Zweitens kann die Einführung der Instrumente durch Bürokratie, Zurückhaltung bei der Integration neuer Instrumente in die Entscheidungsfindung und die tägliche Praxis sowie durch andere Prioritäten der Wirtschafts- und Gesundheitssysteme eingeschränkt werden, die sich auf die Verfügbarkeit von Mitteln für Forschung und Innovation im Bereich der VBD auswirken.

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 durchgeführt 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. Zusätzliche Mittel sollen über andere wettbewerbliche Rahmen und Drittmittel (z. B. Treuhandfonds, Horizont Europa, Kohäsionsfonds) bereitgestellt werden.

Die Vorteile des Projekts liegen in folgenden Bereichen:

• Entwicklung und Veröffentlichung von Wissen aus gesammelten Daten und Modellen in Bezug auf die Mückenpopulation und prognostizierte Risiken für Ausbrüche der Mosquito Borne Disease.
• Erleichterung der optimalen Verwaltung 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 angegeben werden, wodurch möglicherweise Hunderte von Millionen Euro für die Operationen eingespart werden.

EYWA wurde im Rahmen der EuroGEO Action Group „Earth Observation for Epidemics of Vector-borne Diseases“ im Zusammenhang mit dem GEO-Arbeitsprogramm 2017-2019 entwickelt, insbesondere mit den Gemeinschaftsaktivitäten: Earth Observations for Health (EO4HEALTH) umfasst vektorübertragene Infektionskrankheiten, den Copernicus Atmospheric Monitoring Service (CAMS) und den Copernicus Climate Change Service (C3S).

EYWA begann 2018 mit einer ersten Untersuchung der verfügbaren Projekte und Forschung 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 operativen Status. Ab 2021 wurden Regionen in Frankreich, Deutschland und Serbien bei der Datenerhebung und Modellvorhersagen unterstützt. Ab 2022 werden neue außereuropäische Standorte in Côte d'Ivoire und Thailand in die Plattform aufgenommen.

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. Immer mehr Länder und Krankheiten werden schrittweise in das integrierte EYWA-System einbezogen, 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 Mosquitoes 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. Fernerkundung. 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 auf lokaler Ebene. One Health, Band 13, 2021, 100330. https://doi.org/10.1016/j.onehlt.2021.100330