Gestione delle malattie trasmesse dalle zanzare attraverso l'EYWA: uno strumento europeo per sostenere le autorità sanitarie pubbliche nella prevenzione delle epidemie
(Case study sviluppato per l'Osservatorio europeo del clima e della salute)
I cambiamenti climatici, la globalizzazione e altri fattori stanno alterando le condizioni ecologiche per le zanzare e alcune aree stanno diventando più adatte a nuove specie, tra cui varie malattie infettive da loro portate. A livello globale, le Malattie Mosquito-Borne (MBD) infettano quasi 700 milioni di persone ogni anno e sono presenti in oltre 100 paesi, causando milioni di morti ogni anno.
L'Europa sta diventando un punto caldo per le malattie infettive emergenti, come il virus del Nilo occidentale (ad esempio i focolai nel sud-est Europa dal 2010), o la chikungunya e la dengue, espandendosi localmente nell'Europa continentale negli ultimi anni. Ad esempio, nel 2018, l'idoneità ambientale per la trasmissione della dengue da parte del suo vettore di zanzare nei paesi europei è aumentata di oltre il 40 % rispetto al basale 1950-1954. In scenari di cambiamento climatico ad alte emissioni, gran parte dell'Europa meridionale rischia di essere invasa da Aedes aegypti. Inoltre, i futuri cambiamenti climatici potrebbero causare inverni più miti che consentono l'invernamento virale nelle uova di Aedes albopictus e quindi hanno subito epidemie.
Nell'ambito del gruppo d'azione EuroGEO "Earth Observation for Epidemics of Vector-borne Diseases — EO4EViDence ", il BEYOND Centre of Earth Observation (EO) Research and Satellite Remote Sensing dell'Osservatorio Nazionale di Atene (NOA), l' Ecosviluppo S.A., il Laboratorio di Fisica Atmosferica dell'Università di Patrasso e altre 12 organizzazioni europee interdisciplinari provenienti da Italia, Francia, Germania e Serbia hanno co-sviluppato EYWA ( sistema di WArning per le malattie causate dalla zanzara). Si tratta di un sistema di allarme precoce con una serie di modelli epidemiologici ed entomologici convalidati per prevedere e monitorare MBD e affrontare la necessità critica di salute pubblica per la prevenzione e la protezione contro la MBD.
Il sistema combina campi scientifici interdisciplinari (entomologia, epidemiologia, ecologia, osservazione della Terra, Big Data Analytics, Intelligenza Artificiale/Machine Learning, Ensemble Dynamic/Hybrid vs Data Driven model, Data Fusion e citizen science) per la previsione delle epidemie e la modellazione del supporto decisionale per applicazioni di controllo vettoriale e altre azioni di mitigazione. Eywa è un'innovazione collaborativa per la modellazione e la previsione di focolai di zanzara a varie scale spaziotemporali in Europa e prevede di generare tabelle di marcia per strumenti all'avanguardia e standard europei per le autorità sanitarie nazionali nel campo delle epidemie per le malattie del Borne della Mosquito. È stato adattato alle esigenze delle autorità nazionali di sanità pubblica, delle autorità locali, dei fornitori di assistenza sanitaria, dei responsabili delle decisioni regionali, degli operatori del controllo dei vettori e delle organizzazioni di sorveglianza, dei cittadini scienziati e ricercatori.
Descrizione del caso studio
Sfide
Le zanzare sono i trasmettitori di agenti patogeni. Le malattie più importanti, trasmesse attraverso di esse in Europa e causando gravi problemi di salute pubblica, sono:
- Febbre del Nilo Ovest e Malattia Neuroinvasiva del Nilo Ovest, innescata dal West Nile Virus (WNV), ora endemica in alcune parti d'Europa. L'infezione da WNV negli esseri umani e negli animali è stata registrata in varie aree 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, Dengue Fever e Zika, trasmessa in Europa dalla zanzara Aedes albopictus, nota come zanzara tigre. Tra il 2018 e il 2021 sono stati segnalati oltre 3000 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 degli 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 dai vettori (VBD) sono già influenzate dai cambiamenti climatici, poiché le popolazioni di zanzare si stanno spostando più a nord in Europa portando agenti patogeni in luoghi in cui non erano in passato.
Negli ultimi due decenni sono state adottate azioni e pratiche specifiche per il controllo di queste malattie e l'importanza dei sistemi di allarme precoce è cresciuta.
Obiettivi
Il sistema di allarme rapido EYWA si basa su una pletora di dati satellitari e in situ e strumenti tecnologici all'avanguardia. Il ruolo principale 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) migliorare la 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) ottimizzare il controllo delle zanzare, sostenendo un'intensa sorveglianza entomologica ed epidemiologica e adottando misure preventive per ridurre la diffusione delle malattie sessualmente trasmissibili in Europa; (III) migliorare le informazioni per i cittadini europei sul complesso problema sanitario delle malattie sessualmente trasmissibili.
Più in dettaglio gli obiettivi generali dell'EYWA sono:
- Sul fronte della visione strategica, EYWA mira a gestire i focolai di MBD; sostenere in modo affidabile il rafforzamento del processo decisionale e l'anticipazione delle misure di controllo dei vettori fornendo valutazioni sull'abbondanza vettoriale e sul rischio di MBD; creare un elenco di norme dell'UE in materia di controllo MBD; oltre a coinvolgere costantemente le principali parti interessate in Europa e a livello globale.
- Sul fronte tecnologico, EYWA si impegna a dimostrare l'efficace gestione dei dati satellitari di grandi dimensioni e la loro fusione con dati non EO provenienti da più fonti (in situ, cittadini); prevedere i focolai di MBD e migliorare la valutazione del rischio per la salute sviluppando efficaci modelli predittivi entomologici ed epidemiologici basati sui dati che funzionano su scale di differenza e orizzonti di previsione; oltre a fornire database che gestiscono una vasta quantità di dati, API che forniscono accesso aperto, nonché una piattaforma che rende i dati disponibili liberamente e ampiamente.
- Sul fronte scientifico, EYWA mira a diffondere i dati generati, i risultati e la PI da sfruttare da scienziati e innovatori in progetti di ricerca nazionali e internazionali, nonché sostenere la collaborazione scientifica transnazionale che favorisce lo sviluppo di nuovi strumenti e modelli sul campo delle epidemie.
- Infine, sul fronte socioeconomico, l'esito atteso dell'EYWA è quello di contribuire alla prevenzione e alla riduzione dei casi di MBD; ridurre l'impatto della MBD nelle comunità; eseguire una gestione ottimale delle risorse di controllo delle zanzare e dei vettori (che di solito sono limitate); e identificare le aree critiche a cui rivolgersi per informare la popolazione sui focolai di malattia attesi.
Opzioni di adattamento implementate in questo caso
Soluzioni
Eywa comunica e diffonde competenze scientifiche a supporto 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.
I dati dei cinque paesi europei membri del consorzio (Francia, Germania, Grecia, Italia e Serbia) sono stati finora integrati, tra cui: entomologico; epidemiologia; copertura del suolo (ad esempio l'indice di vegetazione a differenza normalizzata); dati climatici e meteorologici (temperatura, precipitazioni) e dati ecologici. Fonti tra cui Copernicus, GEOSS, EEA sono state utilizzate per sviluppare i modelli di EYWA basati sulla modellazione dinamica e basata sui dati.
Attraverso la piattaforma web EYWA vengono forniti diversi servizi per 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 limitrofi del 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 EYWA è attualmente operativo.
- Visualizzazione della rete entomologica di cattura in giro per l'Europa per le zanzare coinvolte nella trasmissione di queste malattie (Culex, Aedes albopictus e Anopheles, insieme a una leggenda che spiega i siti permanenti e temporanei delle trappole).
Affinché qualcuno acceda alle parti autorizzate dall'utente della piattaforma (ad esempio 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 dovrebbe essere fornito l'accesso. Gli utenti autorizzati possono accedere a:
- Dati entomologici: serie temporali di dati entomologici, ambientali e meteorologici per ogni sito di cattura
- Dati epidemiologici: Virus del Nilo occidentale ha riportato casi dal 2008 ad oggi
- Previsione di 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 ad ogni insediamento (ogni settimana).
- Previsione del rischio di casi umani:
- Modello dinamico generico applicato a livello comunale/provincia in Grecia e in Italia che fornisce il rischio di casi umani WNV e la mediana delle settimane escluse di trasmissione WNV.
- Modello basato sui dati a maggiore risoluzione spaziale e modello site-specific che prevede villaggi/insediamenti con un rischio crescente di WNV (solo Grecia)
Eywa fornisce rapporti mensili ai decisori, indicando gli ultimi dati epidemiologici disponibili, l'abbondanza di zanzare su scala mensile e settimanale tramite diversi modelli e il rischio stimato per la presenza di virus del Nilo occidentale nelle zanzare e negli esseri umani. Sulla base di questi dati raccolti, i responsabili del trattamento e le autorità sanitarie pubbliche 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 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 dei campioni e nell'identificazione dei villaggi ad alto rischio al fine di applicare operazioni di controllo, riducendo efficacemente i casi umani WNV. Le previsioni del modello sono diffuse continuamente per tutto il periodo operativo tra maggio e ottobre tramite la piattaforma web e report dedicati inviati direttamente alle autorità per aiutare le loro azioni di controllo delle zanzare.
Inoltre, le previsioni MIMESIS e BAR hanno sostenuto azioni preventive supplementari, come larvici più intensivi 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 guidate da EYWA nella regione della Macedonia centrale in Grecia hanno raggiunto oltre 31 000 famiglie attraverso visite e volantini porta a porta.
Oltre alle misure direttamente attuate da EYWA, l' applicazione mobile Mosquito Vision, basata sui dati EYWA, è stata sviluppata e lanciata per fornire ai cittadini informazioni facili e immediate, soprattutto per le popolazioni vulnerabili. L'applicazione include: previsioni di fastidio, istruzioni preventive e di controllo per la protezione personale e forme per informare i cittadini sulle infestazioni e suggerire potenziali hotspot. 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 circa le misure igienico-sanitarie e di protezione personale. Esistono piani per espandere l'area di servizio per l'applicazione.
Rilevanza
Caso sviluppato, implementato e parzialmente finanziato come misura di adattamento ai cambiamenti climatici.
Dettagli aggiuntivi
Partecipazione degli attori interessatI
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 si trova su tutti i partner che contribuiscono. Eywa è un'azione di volontariato in tutta Europa, coinvolgendo 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 molte parti interessate al progetto, tra cui la comunità scientifica, i governi, l'OMS, l'Istituto Robert Koch, la società di modellizzazione delle catastrofi AIR, il Vector Control Research Centre (VCRC) dell'India e la Commissione europea, ossia la DG ECHO e il Centro comune di ricerca, che gestisce le epidemie: Il 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 feedback che possono contribuire a migliorare sia la piattaforma che i modelli predittivi; e iii) fornire indicazioni critiche per il progetto.
Successo e fattori limitanti
L'apertura guida tutte le attività di EYWA, essendo una decisione strategica del consorzio, verso il raggiungimento del massimo impatto possibile e dei collegamenti con le iniziative UE/Global. I dati sono aperti e disponibili attraverso il polo europeo di dati NextGEOSS e potenzialmente potrebbero essere offerti attraverso altri portali e infrastrutture dell'UE utilizzando standard di dati aperti, come il portale GEOSS, Open Health Data, 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 BEYOND Centre of EO Research and Satellite Remote Sensing of NOA, con il premio EIC Horizon on Early Warning for Epidemics. 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 supporta il controllo delle malattie trasmesse dalle zanzare.
Il modello di previsione dell'abbondanza delle zanzare MAMOTH ha mostrato un'elevata efficienza, flessibilità e adattabilità grazie al trasferimento e all'applicazione in 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 della 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 e scale geografiche. Le priorità e i problemi di vulnerabilità specifici a livello locale e regionale potrebbero non essere identificati 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 del sistema economico e sanitario che incidono sulla disponibilità di fondi per la ricerca e l'innovazione sulla VBD.
Costi e benefici
La sostenibilità finanziaria di 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 MBD. Secondo il piano finanziario EYWA, il finanziamento garantito copre il 67 % delle spese totali nel periodo 2020-2025 per continuare a operare nei cinque paesi interessati. Si prevede che ulteriori finanziamenti arriveranno attraverso altri quadri competitivi e finanziamenti di terzi (ad esempio, fondi fiduciari, Orizzonte Europa, fondi di coesione).
I vantaggi del progetto sono i seguenti:
- Lo sviluppo e la pubblicazione di conoscenze derivate da dati e modelli raccolti per quanto riguarda la popolazione di zanzare e i rischi previsti per le epidemie della zanzara del Borne.
- Facilitare la gestione ottimale delle risorse e delle capacità impiegate stagionalmente (ispettori del campo, analisti e veicoli, spruzzare elicotteri e droni, migliaia di siti di allevamento di zanzare), indicando azioni mirate per l'implementazione a livello locale, regionale e nazionale, risparmiando così potenzialmente centinaia di milioni di euro per le operazioni.
Aspetti legali
Eywa è stato sviluppato nell'ambito del gruppo d'azione EuroGEO "Earth Observation for Epidemics of Vector-borne Diseases" collegato al programma di lavoro GEO 2017-2019, in particolare con le attività comunitarie: Osservazioni della Terra per la Salute (EO4HEALTH) che comprende malattie infettive a carico vettoriale, Copernicus Atmospheric Monitoring Service (CAMS) e Copernicus Climate Change Service (C3S).
Tempo di implementazione
Eywa ha iniziato nel 2018 con una prima indagine sui progetti disponibili e la ricerca nel campo delle malattie del Borne Vector. 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 dei dati e nelle previsioni dei modelli. A partire dal 2022, nuovi siti non europei in Costa d'Avorio e Thailandia saranno aggiunti alla piattaforma.
Durata
Lo sviluppo di EYWA è un'azione continua e la sua durata stimata proseguirà almeno fino al 2025, come previsto nell'accordo di partenariato firmato dal consorzio EYWA. Sempre più paesi e malattie sono progressivamente inclusi nel sistema integrato EYWA con la visione di sviluppare un sistema di allarme rapido europeo/globale.
Informazioni di riferimento
Contatto
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
Riferimento
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
Pubblicato in Climate-ADAPT Nov 22 2022 - Aggiornamento più recente in Climate-ADAPT Apr 18 2024
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