Umgang mit Stechmücken durch das EYWA: ein europäisches Instrument zur Unterstützung der Gesundheitsbehörden bei der Prävention von Epidemien
(Fallstudie für die Europäische Beobachtungsstelle für Klima und Gesundheit)
Klimawandel, Globalisierung und andere Treiber verändern die ökologischen Bedingungen für Mücken und einige Gebiete eignen sich für neue Arten, einschließlich verschiedener Infektionskrankheiten, die von ihnen getragen werden. Weltweit infizieren Mosquito-Borne-Krankheiten (MBDs) jedes Jahr fast 700 Millionen Menschen und sind in über 100 Ländern präsent, was jährlich Millionen von Todesfällen verursacht.
Europa wird zu einem Hotspot für neu auftretende Infektionskrankheiten wie das West-Nil-Virus (z. B. die Ausbrüche in Südosteuropa seit 2010) oder Chikungunya und Dengue, die in den letzten Jahren lokal in Kontinentaleuropa expandieren. So stieg die Umwelttauglichkeit für die Übertragung von Dengue durch ihren Mückenvektor in europäischen Ländern 2018 um über 40 % gegenüber dem Ausgangswert von 1950-1954. Bei hochmissionsstarken Klimaschutzszenarien besteht die Gefahr, dass große Teile Südeuropas von Aedes aegypti überfallen werden. Darüber hinaus kann der künftige Klimawandel zu milderen Wintern führen, die eine virale Überwinterung in Aedes albopictus- Eiern und damit anhaltenden Ausbrüchen ermöglichen.
Im Rahmen der EuroGEO Aktionsgruppe „Earth Observation for Epidemics of Vector-borne Diseases – EO4EViDence“,dem BEYOND Centre of Earth Observation (EO) Research and Satellite Remote Sensing of the National Observatory of Athens (NOA), dem EcoDevelopment S.A., dem Labor für Atmosphärenphysik der Universität Patras und 12 weiteren interdisziplinären europäischen Organisationen aus Italien, Frankreich, Deutschland und Serbien haben EYWA ( Frühwarnsystem für Mosquito geborene Krankheiten) gemeinsam entwickelt. Es ist ein Frühwarnsystem mit einem Anzug validierter epidemiologischer und entomologischer Modelle zur Vorhersage und Überwachung von MBD und zur Bewältigung des kritischen Bedarfs der öffentlichen Gesundheit zur Prävention und zum Schutz vor der MBD.
Das System kombiniert interdisziplinäre wissenschaftliche Bereiche (Entomologie, Epidemiologie, Ökologie, Erdbeobachtung, Big Data Analytics, Künstliche Intelligenz/Maschinenlernen, Ensemble Dynamic/Hybrid vs Data Driven Modelle, Data Fusion und Citizen Science) für Ausbruchsprognosen und Entscheidungsunterstützungsmodellierung für Vektorkontrollanwendungen und andere Minderungsmaßnahmen. Eywa ist eine kollaborative Innovation zur Modellierung und Vorhersage von Mückenausbrüchen auf verschiedenen räumlichen Ebenen in Europa und beabsichtigt, Fahrpläne für modernste Instrumente und europäische Standards für nationale Gesundheitsbehörden im Bereich der Epidemien für Moskito-Borne-Krankheiten zu erstellen. Es wurde an die Bedürfnisse der nationalen Gesundheitsbehörden, lokalen Behörden, Gesundheitsdienstleister, regionalen Entscheidungsträger, Vektorkontrollbetreiber und Überwachungsorganisationen, Bürgerwissenschaftler und Forscher angepasst.
Beschreibung der Fallstudien
Herausforderungen
Moskitos sind die Transmitter 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. WNV-Infektionen bei Menschen und Tieren wurden in verschiedenen Gebieten Griechenlands verzeichnet, was mit außergewöhnlich hohen Temperaturen in der Region in den Jahren 2010-2014 und 2017-2019 verbunden ist. Allerdings wurden auch in anderen Teilen Europas WNV-Infektionen gemeldet, die 2018 im Vergleich zu den Vorjahren (WHO) eine Höchstzahl von Infektionen erreichten.
- Malaria, übertragen durch Mücken der Gattung Anopheles;
- Chikungunya, Dengue Fever und Zika, übertragen nach Europa durch die Aedes albopictus Mücke, bekannt als Tiger Mücke. Zwischen 2018 und 2021 wurden in Europa über 3000 Dengue-Fälle gemeldet (in Kroatien, Spanien, Frankreich, Italien und Portugal).
Die Witterungsbedingungen, wie das ECDC hervorgehoben hat, beeinflussen die Überlebens- und Reproduktionsraten von Vektoren, was sich auf die Eignung, Verteilung und Häufigkeit des Lebensraums auswirkt; die Intensität und das zeitliche Muster der Vektoraktivität im Laufe des Jahres und die Raten der Entwicklung, des Überlebens und der Reproduktion von Krankheitserregern innerhalb von Vektoren. Die Ausbreitung und Übertragung von vektorübertragenen Krankheiten (VBD) ist bereits vom Klimawandel betroffen, da sich Moskitopopulationen in Europa weiter nach Norden bewegen und Krankheitserreger an Orte bringen, an denen sie nicht in der Vergangenheit waren.
In den letzten zwei Jahrzehnten wurden spezifische Maßnahmen und Praktiken zur Bekämpfung dieser Krankheiten ergriffen, und die Bedeutung von Frühwarnsystemen hat zugenommen.
Ziele
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 Vektor-Zähler 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 Moskitobekämpfung durch die Unterstützung einer intensiven entomologischen und epidemiologischen Überwachung und die Ergreifung von Präventivmaßnahmen zur Eindämmung der Ausbreitung von MBD in Europa; (III) bessere Informationen für die europäischen Bürger über das komplexe Gesundheitsproblem von MBD.
Im Einzelnen sind die allgemeinen EYWA-Ziele:
- Im Hinblick auf die strategische Vision zielt EYWA darauf ab, MBD-Ausbrüche zu bewältigen; zuverlässige Unterstützung der verstärkten Entscheidungsfindung und der Antizipation von Vektorkontrollmaßnahmen durch die Bereitstellung von Bewertungen der Vektorhäufigkeit und des MBD-Risikos; Erstellung einer Liste der EU-Standards in der MBD-Kontrolle; darüber hinaus werden wichtige Akteure in Europa und weltweit kontinuierlich eingebunden.
- Auf technologischer Ebene bemüht sich EYWA, die effektive Verwaltung von großen Satellitendaten und deren Fusion mit Nicht-EO-Daten aus mehreren Quellen (in-situ, Bürger) nachzuweisen; Vorhersage von MBD-Ausbrüchen und Verbesserung der Gesundheitsrisikobewertung 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, APIs, die Open Access bieten, sowie eine Plattform, die die Daten frei und breit zugänglich macht.
- Auf der wissenschaftlichen Ebene 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 auch die transnationale wissenschaftliche Zusammenarbeit zu unterstützen, die die Entwicklung neuartiger Werkzeuge und Modelle auf dem Gebiet der Epidemien fördert.
- Schließlich soll in sozioökonomischer Hinsicht das erwartete Ergebnis des EYWA zur Prävention und Verringerung von MBD-Fällen beitragen; Verringerung der Auswirkungen von MBD in den Gemeinden; optimale Verwaltung der Ressourcen der Moskito- und Vektorkontrolle (die in der Regel begrenzt sind); und identifizieren Sie die kritischen Bereiche, die zu erreichen sind, um die Bevölkerung über erwartete Seuchenausbrüche zu informieren.
In diesem Fall umgesetzte Anpassungsoptionen
Lösungen
Eywa kommuniziert und verbreitet wissenschaftliches Fachwissen zur Unterstützung offener Daten und offener Wissenschaft 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: entomologischen; epidemiologische; Landbedeckung (z. B. Normalized Difference Vegetation Index); klimatische und meteorologische (Temperatur, Niederschlag) und ökologische Datensätze. Quellen wie Copernicus, GEOSS und EWR wurden verwendet, um EYWA-Modelle auf der Grundlage datengetriebener 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 wieder auftretende Problem der MBD in Europa, einschließlich der gemeldeten Fälle von West-Nil-Virus, Malaria, Dengue, Zika und Chikungunya aus dem Jahr 2008 in den EU-Ländern und Nachbarländern des Europäischen Zentrums für die Prävention und die Kontrolle von Krankheiten (ECDC).
- Grafiken, die Daten zu den gemeldeten Gesamtfällen pro Jahr und Land enthalten, in dem das EYWA derzeit einsatzbereit ist.
- Visualisierung des entomologischen Fangnetzes in ganz Europa für die an der Übertragung dieser Krankheiten beteiligten Moskitos (ArtenCulex, Aedes albopictus und Anopheles, zusammen mit einer Legende, die die permanenten und temporären Fangstellen erklärt).
Damit jemand auf die vom Benutzer autorisierten Teile der Plattform (d. h. epidemiologische Daten und Risikovorhersagen) zugreifen kann, muss er im Zusammenhang mit der Krankheitskontrolle eine institutionelle Rolle spielen. Sie können sich an den Koordinator der Plattform wenden, um Zugang zu erhalten, und die Generalversammlung des EYWA-Konsortiums entscheidet, ob ihnen der Zugang gewährt werden soll. Die autorisierten Benutzer haben Zugriff auf:
- Entomologische Daten: Zeitreihen von entomologischen, umweltbezogenen und meteorologischen Daten für jede Fangstelle
- Epidemiologische Daten: West-Nil-Virus berichtete Fälle von 2008 bis jetzt
- Vorhersage der Mückenfülle für Culex (Transmitter des West-Nil-Virus) für Griechenland, Serbien, Italien, Frankreich und Deutschland, Aedes albopictus für Frankreich und Anopheles für Italien. Das datengetriebene Modell prognostiziert eine Größe der Moskitopopulation an jeder Fangstelle (alle 15 von 30 Tagen) und an jeder Siedlung (jede Woche).
- Risikoprognose für menschliche Fälle:
- Generisches dynamisches Modell, das auf Gemeinde-/Provinzebene in Griechenland und Italien angewendet wird und das Risiko von WNV-Fällen sowie den Median der ausgenommenen Wochen der WNV-Übertragung darstellt.
- Datengesteuertes Modell mit höherer räumlicher Auflösung und ortsspezifischem Modell zur Vorhersage von Dörfern/Siedlungen mit zunehmendem WNV-Risiko (nur Griechenland)
Eywa liefert monatliche Berichte an Entscheidungsträger, die die neuesten verfügbaren epidemiologischen Daten, die Mückenfülle auf monatlicher und wöchentlicher Skala über verschiedene Modelle und das geschätzte Risiko für die Anwesenheit des West-Nil-Virus in Moskitos und beim Menschen angeben. Auf der Grundlage dieser erhobenen Daten nutzen die Kontrollbeauftragten und die Gesundheitsbehörden die Risikokarten, um den Einsatz von Überwachungsnetzen und -prozessen neu zu gestalten, um Maßnahmen zur Minderung auf lokaler Ebene auszurichten.
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 Erregerzirkulation durch gezielte Stichprobenkontrollen und die Identifizierung von Dörfern mit hohem Risiko unterstützt, um Kontrollmaßnahmen durchzuführen und die Fälle von WNV-Menschen wirksam zu reduzieren. Die Modellvorhersagen werden während des gesamten Betriebszeitraums zwischen Mai und Oktober kontinuierlich über die Web-Plattform verbreitet und spezielle Berichte direkt an die Behörden gesendet, um ihre Mückenbekämpfungsmaßnahmen zu unterstützen.
Darüber hinaus unterstützten MIMESIS- und BAR-Prognosen zusätzliche Präventivmaßnahmen, wie eine intensivere Larviciding in gefährdeten Dörfern und ergänzende Sensibilisierungskampagnen für persönliche Schutzmaßnahmen. Im Jahr 2021 erreichten die vom EYWA in der Region Zentralmazedonien in Griechenland geleiteten Sensibilisierungskampagnen mehr als 31 000 Haushalte durch Besuche von Tür zu Tür und Flugblätter.
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 vor allem für schutzbedürftige Bevölkerungsgruppen einfache und sofortige Informationen zur Verfügung zu stellen. Die Anwendung umfasst: ärgerliche Prognosen, Präventiv- und Kontrollanweisungen für den persönlichen Schutz und Formulare für die Bürger, um über Befall zu informieren und potenzielle Hotspots vorzuschlagen. Es kann auch von den Bürgern genutzt werden, um sich an die beteiligten wissenschaftlichen Einrichtungen zu wenden. Die App wurde zunächst in den vier Regionen Griechenlands eingesetzt, wo sie Tausende von Bürgern in über 2400 Dörfern über sanitäre Einrichtungen und persönliche Schutzmaßnahmen informierte. Es bestehen Pläne, den Servicebereich für die Anwendung zu erweitern.
Relevanz
Der Fall wurde als Maßnahme zur Anpassung an den Klimawandel entwickelt, umgesetzt und teilweise finanziert.
Zusätzliche Details
Stakeholderbeteiligung
Die Beteiligung der Interessenträger ist ein Schlüsselelement des EYWA-Projekts. Die EYWA-Plattform wird von der Nationalen Beobachtungsstelle Athen (NOA) gehostet und ihr Betrieb liegt bei allen beitragenden Partnern. Eywa ist ein Ergebnis der Freiwilligentätigkeit in ganz Europa, in dem 37 Interessenträger auf globaler Ebene eingebunden werden, die zu ihrer Entwicklung beitragen. Zwischen 2019 und 2021 hat sich das Netzwerk um viele Interessengruppen erweitert, die an dem Projekt interessiert sind, darunter wissenschaftliche Gemeinschaft, Regierungen, WHO, Robert Koch Institut, AIR-Katastrophenmodellierungsunternehmen, Vector Control Research Centre (VCRC) Indiens und die Europäische Kommission, d. h. die GD ECHO und die Gemeinsame Forschungsstelle, die die Epidemics betreibt: Das Projekt Dynamics and Control (EPICO) befasst sich auch mit neu auftretenden vektorübertragenen Krankheiten.
Die Interessenträger sind an den meisten Operationen beteiligt, indem sie I) das Erhebungs- und Analyseverfahren von entomologischen und pathogenen Daten; II) die Analyse der Ergebnisse durch Feedback, das sowohl die Plattform als auch die Vorhersagemodelle verbessern kann; und (iii) Bereitstellung kritischer Richtungen für das Projekt.
Erfolgsfaktoren und Hemmnisse
Offenheit führt zu allen EYWA-Tätigkeiten, die eine strategische Entscheidung des Konsortiums darstellen, um die größtmögliche Wirkung zu erzielen und Verbindungen mit EU/Global-Initiativen zu erzielen. Die Daten sind über den europäischen NextGEOSS-Datenzentrum offen und 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 hat der Europäische Innovationsrat die EYWA und ihren Koordinierungspartner, das BEYOND Centre of EO Research and Satellite Remote Sensing of NOA, mit dem EIC Horizon Prize on Early Warning for Epidemics ausgezeichnet. Mit dem Preis wurde das Projekt mit 5 Millionen Euro ausgezeichnet, da es den Erfolg von EYWA bei der Umwandlung von wissenschaftlichen Erkenntnissen in ein Entscheidungsinstrument würdigt, das die Bekämpfung von durch Mücken übertragenen Krankheiten unterstützt.
Das MMOTH Moskito-Abundanz-Prognosemodell zeigte eine hohe Effizienz, Flexibilität und Anpassungsfähigkeit, indem es für zwei weitere Moskitoarten außer Culex auf 5 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 Mücken: z. B. für WNV-Übertragungen 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 auf Korsika und Grand Est (Frankreich).
Es ist jedoch wichtig, auch einige Einschränkungen des EYWA-Projekts zu beachten. Erstens variieren die Systemempfindlichkeit und -genauigkeit in verschiedenen geografischen Kontexten und Skalen. Die spezifischen lokalen und regionalen Prioritäten und Schwachstellenprobleme können möglicherweise nicht gründlich und präzise ermittelt werden. Zweitens kann die Einführung der Instrumente durch Bürokratie, Zurückhaltung bei der Integration neuer Instrumente in die Entscheidungsfindung und tägliche Praktiken sowie durch andere Prioritäten des Wirtschafts- und Gesundheitssystems, die die Verfügbarkeit von Mitteln für Forschung und Innovation im Bereich VBD betreffen, eingeschränkt werden.
Kosten und Nutzen
Die finanzielle Tragfähigkeit von EYWA wird durch Finanzierung aus laufenden Projekten gesichert; direkte institutionelle Finanzierung; und Rahmendienstleistungsverträge, die von den Partnern im Rahmen ihrer verfassungsmäßigen und/oder geschäftlichen Rolle im Bereich der MBD-Behörden durchgeführt werden. Nach dem EYWA-Finanzplan deckt die gesicherte Finanzierung 67 % der Gesamtausgaben im Zeitraum 2020-2025 ab, um in den fünf beteiligten Ländern weiterhin tätig zu sein. Es wird erwartet, dass zusätzliche Mittel über andere Wettbewerbsrahmen und Drittmittel (z. B. Treuhandfonds, Horizont Europa, Kohäsionsfonds) finanziert werden.
Die Vorteile des Projekts liegen in folgenden Bereichen:
- Entwicklung und Veröffentlichung von Wissen aus gesammelten Daten und Modellen in Bezug auf die Moskitopopulation und prognostizierte Risiken für Ausbrüche der Mosquito-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 aufgezeigt werden, wodurch möglicherweise Hunderte von Millionen Euro für die Operationen eingespart werden können.
Rechtliche Aspekte
Eywa wurde im Rahmen der EuroGEO-Aktionsgruppe „Erdbeobachtung für Epidemien vektorübertragener Krankheiten“ im Zusammenhang mit dem Arbeitsprogramm 2017-2019 der GEO entwickelt, insbesondere mit den Maßnahmen der Gemeinschaft: Earth Observations for Health (EO4HEALTH) umfasst vektorgetragene Infektionskrankheiten, Copernicus Atmospheric Monitoring Service (CAMS) und Copernicus Climate Change Service (C3S).
Umsetzungszeitraum
Eywa begann 2018 mit einer ersten Untersuchung der verfügbaren Projekte und Forschungen im Bereich der Vector Borne Diseases. Aufbauend auf dieser ersten Forschung wurden die Plattform und die prädiktiven Modelle 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 Modellprognosen unterstützt. Ab 2022 werden neue außereuropäische Standorte in Côte d’Ivoire und Thailand zur Plattform hinzugefügt.
Lebensdauer
Die Entwicklung von EYWA ist eine kontinuierliche Maßnahme, und die geschätzte Dauer der Tätigkeit wird mindestens bis 2025 fortgesetzt, wie in der vom EYWA-Konsortium unterzeichneten Partnerschaftsvereinbarung vorgesehen ist. Weitere Länder und Krankheiten werden schrittweise in das integrierte EYWA-System aufgenommen, um ein europäisches/globales Frühwarnsystem zu entwickeln.
Referenzinformationen
Kontakt
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
Referenz
Tsantalidou, A., Parselia, E., Arvanitakis, G., Kyratzi, K., Gewehr, S., Vakali, A., & Kontoes, C. (2021). MAMOTH: An Earth Observational Data-Driven Model for Mosquitoes Abundance Prediction. Remote Sensing, 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: A Scoping Review. Remote Sens. 2019, 11, 1862. https://doi.org/10.3390/rs11161862
Kioutsioukis, I., & Stilianakis, N. I. (2019). Assessment of West Nile virus transmission risk from a weather-dependent epidemiological model and a global sensitivity analysis framework. Acta tropica, 193, 129-141. https://doi.org/10.1016/j.actatropica.2019.03.003
Angelou, A., Kioutsioukis, I. & Stilianakis, N. I. (2021). A climate-dependent spatial epidemiological model for the transmission risk of West Nile virus at local scale. One Health, Volume 13, 2021, 100330. https://doi.org/10.1016/j.onehlt.2021.100330
Veröffentlicht in Climate-ADAPT Nov 22 2022 - Zuletzt aktualisiert in Climate-ADAPT Apr 18 2024
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