Gestione delle malattie trasmesse dalle zanzare attraverso EYWA: uno strumento europeo per sostenere le autorità sanitarie pubbliche nella prevenzione delle epidemie

Le zanzare sono i trasmettitori di agenti patogeni. Le malattie più importanti, trasmesse attraverso di esse in Europa e che causano gravi problemi di salute pubblica, sono:

• La febbre del Nilo occidentale e la malattia neuroinvasiva del Nilo occidentale, innescata dal virus del Nilo occidentale (WNV), ora endemica in alcune parti d'Europa. L'infezione da WNV nell'uomo e negli animali è stata registrata in varie zone della Grecia, associata a temperature eccezionalmente elevate nella regione negli anni 2010-2014 e 2017-2019. Tuttavia, le infezioni da WNV sono state segnalate anche in altre parti d'Europa, raggiungendo un numero massimo di infezioni nel 2018 rispetto agli anni precedenti (OMS).
• Malaria, trasmessa dalle zanzare del genere Anopheles;
• Chikungunya, febbre dengue e Zika, trasmesse in Europa dalla zanzara Aedes albopictus, nota come zanzara tigre. Tra il 2018 e il 2021 sono stati segnalati oltre 3 000 casi di dengue in Europa (in Croazia, Spagna, Francia, Italia e Portogallo).

Le condizioni meteorologiche, come evidenziato dall'ECDC, influenzano i tassi di sopravvivenza e riproduzione dei vettori, influenzando in tal modo l'idoneità, la distribuzione e l'abbondanza dell'habitat; l'intensità e il modello temporale dell'attività vettoriale durante tutto l'anno e i tassi di sviluppo, sopravvivenza e riproduzione degli agenti patogeni all'interno dei vettori. La diffusione e la trasmissione delle malattie trasmesse da vettori (VBD) sono già colpite dai cambiamenti climatici, poiché le popolazioni di zanzare si stanno spostando più a nord in Europa portando agenti patogeni in luoghi dove non erano in passato.

Negli ultimi due decenni sono state adottate azioni e pratiche specifiche per controllare queste malattie e l'importanza dei sistemi di allarme rapido è cresciuta.

Il sistema di allarme rapido EYWA si basa su una pletora di dati satellitari e in situ e strumenti tecnologici all'avanguardia. Il ruolo primario del sistema è quello di informare le attività delle Organizzazioni Nazionali di Sanità Pubblica, dei Vector Counter Actors e dei cittadini. Gli obiettivi specifici sono: i) una maggiore preparazione dei sistemi sanitari e sanitari e la loro capacità di individuare, monitorare e controllare le minacce attuali e future per la salute pubblica; ii) controllo ottimizzato delle zanzare, sostenendo un'intensa sorveglianza entomologica ed epidemiologica e adottando misure preventive per limitare la diffusione delle malattie trasmissibili in Europa; iii) una migliore informazione dei cittadini europei sul complesso problema sanitario delle malattie trasmissibili.

Più in dettaglio, gli obiettivi generali dell'EYWA sono:

• Sul fronte della visione strategica, l'EYWA mira a gestire le epidemie di MBD; sostenere in modo affidabile il rafforzamento del processo decisionale e l'anticipazione delle misure di controllo dei vettori fornendo valutazioni sull'abbondanza dei vettori e sul rischio di MBD; creare un elenco di norme dell'UE in materia di controllo della direttiva sui medicinali per uso umano; nonché coinvolgere costantemente i principali portatori di interessi in Europa e nel mondo.
• Sul fronte tecnologico, EYWA si sforza di dimostrare la gestione efficace dei big data satellitari e la loro fusione con dati non EO provenienti da più fonti (in situ, cittadino); prevedere i focolai di MBD e migliorare la valutazione del rischio per la salute sviluppando modelli predittivi entomologici ed epidemiologici efficaci basati sui dati che operano su scale di differenza e orizzonti di previsione; oltre a fornire banche dati che gestiscono una grande quantità di dati, API che forniscono un accesso aperto e una piattaforma che rende i dati disponibili liberamente e ampiamente.
• Sul fronte scientifico, EYWA mira a diffondere i dati, i risultati e la proprietà intellettuale generati da scienziati e innovatori in progetti di ricerca nazionali e internazionali, nonché a sostenere la collaborazione scientifica transnazionale che promuove lo sviluppo di nuovi strumenti e modelli nel campo delle epidemie.
• Infine, sul piano socioeconomico, l'esito atteso dell'EYWA è quello di contribuire alla prevenzione e alla riduzione dei casi di MBD; ridurre l'impatto della direttiva sui medicinali per uso umano nelle comunità; eseguire una gestione ottimale delle risorse di controllo delle zanzare e dei vettori (che di solito sono limitate); e individuare le aree critiche a cui rivolgersi per informare la popolazione sui focolai di malattia previsti.

EYWA comunica e diffonde competenze scientifiche a sostegno dei dati aperti e della scienza aperta attraverso uno strumento solido e affidabile nelle mani delle autorità e delle organizzazioni sanitarie pubbliche nazionali e internazionali: la piattaforma web EYWA.

Finora sono stati integrati i dati dei cinque paesi europei membri del consorzio (Francia, Germania, Grecia, Italia e Serbia), tra cui: entomologica; epidemiologico; copertura del suolo (ad esempio l'indice di vegetazione a differenza normalizzata); set di dati climatici e meteorologici (temperatura, precipitazioni) ed ecologici. Fonti quali Copernicus, GEOSS, SEE sono state utilizzate per sviluppare i modelli dell'EYWA basati su modelli dinamici e basati sui dati.

Attraverso la piattaforma web EYWA vengono forniti diversi servizi a due diversi gruppi di portatori di interessi:

Per gli utenti pubblici:

• Panoramica del problema riemergente della MBD in Europa, compresi i casi totali segnalati di virus del Nilo occidentale, malaria, dengue, zika e chikungunya dal 2008 nei paesi dell'UE e nei paesi vicini dal Centro europeo per la prevenzione e il controllo delle malattie (ECDC).
• Grafici che forniscono dati sul totale dei casi segnalati all'anno per paese in cui l'EYWA è attualmente operativo.
• Visualizzazione della rete di cattura entomologica in Europa per le zanzare coinvolte nella trasmissione di queste malattie (specie Culex, Aedes albopictus e Anopheles, insieme a una leggenda che spiega i siti di trappola permanenti e temporanei).

Affinché qualcuno possa accedere alle parti autorizzate dall'utente della piattaforma (cioè dati epidemiologici e previsioni di rischio) deve ricoprire un ruolo istituzionale nel contesto del controllo delle malattie. Possono contattare il coordinatore della piattaforma con l'intenzione di ottenere l'accesso e l'assemblea generale del consorzio EYWA decide se fornire loro l'accesso. Gli utenti autorizzati possono accedere a:

• Dati entomologici: serie temporali di dati entomologici, ambientali e meteorologici per ciascun sito di cattura
• Dati epidemiologici: Il virus del Nilo occidentale ha riportato casi dal 2008 ad oggi
• Previsione dell'abbondanza di zanzare per Culex (trasmettitore del virus del Nilo occidentale) per Grecia, Serbia, Italia, Francia e Germania, Aedes albopictus per la Francia e Anopheles per l'Italia. Il modello basato sui dati prevede una dimensione della popolazione di zanzare in ogni sito di cattura (ogni 15 di 30 giorni) e in ogni insediamento (ogni settimana).
• Previsione del rischio di casi umani:
  • Modello dinamico generico applicato a livello di comune/provincia in Grecia e in Italia che fornisce il rischio di casi umani di WNV e la mediana delle settimane di trasmissione di WNV escluse.
  • Modello basato sui dati a risoluzione spaziale più elevata e modello specifico per sito che prevede villaggi/insediamenti con rischio crescente di WNV (solo Grecia)

EYWA fornisce rapporti mensili ai responsabili delle decisioni, indicando gli ultimi dati epidemiologici disponibili, l'abbondanza di zanzare su scala mensile e settimanale attraverso diversi modelli e il rischio stimato per la presenza del virus del Nilo occidentale nelle zanzare e negli esseri umani. Sulla base di questi dati raccolti, i titolari del trattamento e le autorità di sanità pubblica sfruttano le mappe dei rischi per riorganizzare la diffusione delle reti di monitoraggio e il processo per indirizzare le misure di mitigazione a livello locale.

I modelli e gli strumenti dell'EYWA hanno sostenuto le autorità sanitarie pubbliche di quattro prefetture in Grecia (Macedonia centrale, Tessaglia, Grecia occidentale e Creta) e Veneto (Italia) nel monitoraggio della circolazione degli agenti patogeni attraverso controlli mirati a campione e l'identificazione di villaggi ad alto rischio al fine di applicare operazioni di controllo, riducendo efficacemente i casi umani di WNV. Le previsioni del modello sono diffuse continuamente durante tutto il periodo operativo tra maggio e ottobre tramite la piattaforma web e rapporti dedicati inviati direttamente alle autorità per aiutare le loro azioni di controllo delle zanzare.

Inoltre, le previsioni del MIMESIS e del BAR hanno sostenuto azioni preventive supplementari, come un larviciding più intensivo intorno e all'interno dei villaggi a rischio, e campagne di sensibilizzazione complementari per le misure di protezione personale. Nel 2021 le campagne di sensibilizzazione condotte dall'EYWA nella regione della Macedonia centrale in Grecia hanno raggiunto oltre 31 000 famiglie attraverso visite porta a porta e opuscoli.

Oltre alle misure attuate direttamente da EYWA, l'applicazione mobile Mosquito Vision, basata sui dati EYWA, è stata sviluppata e lanciata per fornire ai cittadini informazioni facili e immediate, in particolare per le popolazioni vulnerabili. L'applicazione comprende: previsioni di fastidio, istruzioni preventive e di controllo per la protezione personale e moduli per i cittadini per informare sulle infestazioni e suggerire potenziali punti di crisi. Può anche essere utilizzato dai cittadini per contattare gli organismi scientifici coinvolti. L'app è stata inizialmente utilizzata nelle quattro regioni della Grecia, dove ha informato migliaia di cittadini in oltre 2400 villaggi sulle misure igienico-sanitarie e di protezione personale. Esistono piani per espandere l'area di servizio per l'applicazione.

La partecipazione delle parti interessate è un elemento chiave del progetto EYWA. La piattaforma EYWA è ospitata dall'Osservatorio nazionale di Atene (NOA) e il suo funzionamento spetta a tutti i partner che contribuiscono. EYWA è un'azione di volontariato in tutta Europa, che coinvolge 37 parti interessate su scala globale che stanno contribuendo al suo sviluppo di co-progettazione. Tra il 2019 e il 2021 la rete si è ampliata per includere molti portatori di interessi interessati al progetto, tra cui la comunità scientifica, i governi, l'OMS, l'Istituto Robert Koch, la società di modellizzazione delle catastrofi AIR, il Centro di ricerca sul controllo dei vettori (VCRC) dell'India e la Commissione europea, ossia la DG ECHO e il Centro comune di ricerca, che gestisce le epidemie: Progetto Dynamics and Control (EPICO) e affronta anche le malattie emergenti trasmesse da vettori.

Le parti interessate sono coinvolte nella maggior parte delle operazioni attraverso: i) il processo di raccolta e analisi dei dati entomologici e patogeni; ii) l'analisi dei risultati fornendo riscontri che possono contribuire a migliorare sia la piattaforma che i modelli predittivi; e iii) fornire indicazioni critiche al progetto.

L'apertura guida tutte le attività dell'EYWA, essendo una decisione strategica del consorzio, al fine di ottenere il massimo impatto possibile e collegamenti con le iniziative dell'UE/globali. I dati sono aperti e disponibili attraverso il NextGEOSS Data Hub europeo e potrebbero potenzialmente essere offerti attraverso altri portali e infrastrutture dell'UE che utilizzano standard di dati aperti, come il portale GEOSS, i dati sanitari aperti, Data Europa e Climate ADAPT.

All'inizio del 2022 il Consiglio europeo per l'innovazione ha assegnato a EYWA e al suo partner di coordinamento, il Centro BEYOND per la ricerca sull'EO e il telerilevamento satellitare di NOA, il premio Orizzonte del CEI sull'allarme rapido per le epidemie. Il premio ha premiato il progetto con 5 milioni di euro in quanto riconosce il successo di EYWA nel trasformare le conoscenze scientifiche in uno strumento decisionale che sostiene il controllo delle malattie trasmesse dalle zanzare.

Il modello di previsione dell'abbondanza di zanzare MAMOTH ha mostrato alta efficienza, flessibilità e adattabilità essendo stato trasferito e applicato a 5 regioni europee per altre due specie di zanzare ad eccezione di Culex. Il modello ha restituito alti livelli di fiducia nella previsione delle popolazioni di zanzare per le varie combinazioni di regioni / paesaggi e zanzare: ad esempio per la trasmissione WNV da Culex in Veneto (Italia), Vojvodina (Serbia) e Baden-Württemberg (Germania); Trasmissione di malaria da Anopheles in Veneto (Italia); Trasmissione CHIK, Dengue e Zika da Aedes albopictus in Corsica e Grand Est (Francia).

Tuttavia, è importante notare anche alcune limitazioni del progetto EYWA. In primo luogo, la sensibilità e l'accuratezza del sistema variano in diversi contesti geografici e scale. Le priorità locali e regionali specifiche e le questioni relative alla vulnerabilità potrebbero non essere individuate in modo approfondito e preciso. In secondo luogo, l'adozione degli strumenti può essere limitata dalla burocrazia, dalla riluttanza a integrare nuovi strumenti nel processo decisionale e nelle pratiche quotidiane, nonché da altre priorità economiche e del sistema sanitario che incidono sulla disponibilità di fondi per la ricerca e l'innovazione in materia di VBD.

La sostenibilità finanziaria dell'EYWA è garantita da finanziamenti provenienti da progetti in corso; finanziamenti istituzionali diretti; e contratti quadro di servizi gestiti dai partner nell'ambito del loro ruolo costituzionale e/o commerciale nel settore delle autorità competenti in materia di DMB. Secondo il piano finanziario dell'EYWA, il finanziamento garantito copre il 67 % delle spese totali nel periodo 2020-2025 per continuare a operare nei cinque paesi coinvolti. Si prevede che ulteriori finanziamenti arriveranno attraverso altri quadri competitivi e finanziamenti da parte di terzi (ad esempio fondi fiduciari, Orizzonte Europa, fondi di coesione).

I vantaggi del progetto sono i seguenti:

• Sviluppare e pubblicare conoscenze derivate da dati e modelli raccolti per quanto riguarda la popolazione di zanzare e i rischi previsti per le epidemie di zanzara.
• Facilitare la gestione ottimale delle risorse e delle capacità dispiegate stagionalmente (ispettori sul campo, analisti e veicoli, irrorazione di elicotteri e droni, migliaia di siti di riproduzione delle zanzare), indicando azioni mirate per l'attuazione a livello locale, regionale e nazionale ,, risparmiando potenzialmente centinaia di milioni di euro per le operazioni.

L'EYWA è stato sviluppato nel quadro del gruppo d'azione EuroGEO "Osservazione della Terra per le epidemie di malattie trasmesse da vettori" collegato al programma di lavoro GEO 2017-2019, in particolare con le attività comunitarie: Osservazioni della Terra per la salute (EO4HEALTH), che comprende le malattie infettive trasmesse da vettori, il servizio di monitoraggio atmosferico di Copernicus (CAMS) e il servizio sui cambiamenti climatici di Copernicus (C3S).

EYWA è iniziata nel 2018 con un'indagine iniziale sui progetti disponibili e sulla ricerca nel campo delle malattie del parto vettoriale. Andando avanti e basandosi su questa ricerca iniziale, la piattaforma e i modelli predittivi sono stati sviluppati e il progetto ha raggiunto lo stato operativo nell'aprile 2020 in Grecia e in Italia. Dal 2021 in poi, le regioni di Francia, Germania e Serbia sono state sostenute nella raccolta di dati e nelle previsioni dei modelli. Dal 2022 saranno aggiunti alla piattaforma nuovi siti non europei in Costa d'Avorio e Thailandia.

Lo sviluppo dell'EYWA è un'azione continua e la sua durata di attività stimata proseguirà almeno fino al 2025, come previsto nell'accordo di partenariato firmato dal consorzio EYWA. Sempre più paesi e malattie vengono progressivamente inclusi nel sistema integrato EYWA con l'obiettivo di sviluppare un sistema europeo/globale di allarme rapido.

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: Un modello basato sui dati osservativi della Terra per la previsione dell'abbondanza delle zanzare. Telerilevamento, 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: Una recensione di Scoping. Sens remoti. 2019, 11, 1862. https://doi.org/10.3390/rs11161862

Kioutsioukis, I., & Stilianakis, N. I. (2019). Valutazione del rischio di trasmissione del virus del Nilo occidentale da un modello epidemiologico dipendente dalle condizioni meteorologiche e da un quadro di analisi della sensibilità globale. Acta tropica, 193, 129-141. https://doi.org/10.1016/j.actatropica.2019.03.003

Angelou, A., Kioutsioukis, I. & Stilianakis, N. I. (2021). Un modello epidemiologico spaziale dipendente dal clima per il rischio di trasmissione del virus del Nilo occidentale su scala locale. One Health, volume 13, 2021, 100330. https://doi.org/10.1016/j.onehlt.2021.100330