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:

• Febbre del Nilo occidentale e 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 picco 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 degli habitat; l'intensità e il modello temporale dell'attività dei vettori 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 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 lo erano in passato.

Negli ultimi due decenni sono state adottate azioni e pratiche specifiche per controllare queste malattie e l'importanza dei sistemi di allerta precoce 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 di assistenza sanitaria e la loro capacità di individuare, monitorare e controllare le minacce attuali e future per la salute pubblica; ii) un controllo ottimizzato delle zanzare, sostenendo un'intensa sorveglianza entomologica ed epidemiologica e adottando misure preventive per limitare la diffusione delle MMB in Europa; iii) migliorare l'informazione dei cittadini europei sul complesso problema sanitario delle MBD.

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

• Sul fronte della visione strategica, l'EYWA mira a gestire i focolai di MBD; sostenere in modo affidabile il processo decisionale rafforzato e l'anticipazione delle misure di controllo dei vettori fornendo valutazioni sull'abbondanza dei vettori e sul rischio di MBD; creare un elenco delle norme dell'UE in materia di controllo dei DMC; nonché coinvolgere costantemente i principali portatori di interessi in Europa e nel mondo.
• Sul fronte tecnologico, EYWA si sforza di dimostrare l'efficace gestione dei big data satellitari 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 sanitario sviluppando modelli predittivi entomologici ed epidemiologici efficaci basati sui dati che funzionino su scale diverse e su orizzonti previsionali; oltre a fornire database che gestiscono una grande quantità di dati, API che forniscono accesso aperto e una piattaforma che rende i dati disponibili liberamente e ampiamente.
• Sul fronte scientifico, EYWA mira a diffondere i dati generati, i risultati e la proprietà intellettuale da sfruttare da parte di 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 fronte socioeconomico, il risultato atteso dell'EYWA è quello di contribuire alla prevenzione e alla riduzione dei casi di MBD; ridurre l'impatto delle MBD 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 da raggiungere al fine di informare la popolazione sui focolai di malattie previsti.

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.

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

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

Per gli utenti pubblici:

• Panoramica del problema riemergente dell'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 intrappolamento entomologico in Europa per le zanzare coinvolte nella trasmissione di queste malattie (specieCulex, Aedes albopictus e Anopheles, insieme a una leggenda che spiega i siti di trappola permanenti e temporanei).

Affinché qualcuno possa accedere alle parti della piattaforma autorizzate dall'utente (cioè dati epidemiologici e previsioni di rischio) deve svolgere un ruolo istituzionale nel contesto del controllo della malattia. 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 Francia e Anopheles per 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 escluse di trasmissione di WNV.
  • Modello basato sui dati a maggiore risoluzione spaziale e modello specifico del sito che prevede villaggi / insediamenti con crescente rischio di WNV (solo in 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 del virus del Nilo occidentale nelle zanzare e negli esseri umani. Sulla base di questi dati raccolti, i controllori e le autorità di sanità pubblica sfruttano le mappe dei rischi per riorganizzare l'installazione di reti e processi di monitoraggio per indirizzare le misure di mitigazione a livello locale.

I modelli e gli strumenti EYWA hanno supportato 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 a campione mirati 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 in modo continuo per 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 MIMESIS e BAR hanno sostenuto azioni preventive supplementari, come la 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 guidate 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 dall'EYWA, l'applicazione mobile Mosquito Vision, basata sui dati dell'EYWA, è stata sviluppata e lanciata per fornire ai cittadini informazioni facili e immediate, in particolare per le popolazioni vulnerabili. L'applicazione include: 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 si trova su tutti i partner contributori. 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 molte parti interessate al progetto, tra cui la comunità scientifica, i governi, l'OMS, il Robert Koch Institute, la società di modellizzazione delle catastrofi AIR, il Vector Control Research Centre (VCRC) dell'India e la Commissione europea, vale a dire la DG ECHO e il Centro comune di ricerca, che gestisce l'Epidemie: Il progetto Dynamics and Control (EPICO) 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, verso il raggiungimento del massimo impatto possibile e dei collegamenti con le iniziative UE/Globale. I dati sono aperti e disponibili attraverso il centro dati europeo NextGEOSS 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 all'EYWA e al suo partner di coordinamento, il Centro BEYOND di ricerca OE e telerilevamento satellitare della NOA, il premio Orizzonte del CEI per l'allarme rapido in caso di epidemie. Il premio ha premiato il progetto con 5 milioni di euro in quanto riconosce il successo dell'EYWA nel trasformare le conoscenze scientifiche in uno strumento decisionale a sostegno del controllo delle malattie trasmesse dalle zanzare.

Il modello di previsione dell'abbondanza delle zanzare MAMOTH ha mostrato alta efficienza, flessibilità e adattabilità essendo 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 di 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 specifiche priorità locali e regionali e i problemi di vulnerabilità potrebbero non essere individuati 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 sulla VBD.

La sostenibilità finanziaria dell'EYWA è garantita da finanziamenti provenienti da progetti in corso; finanziamento istituzionale diretto; 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 MBD. 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. Ulteriori finanziamenti dovrebbero provenire da altri quadri competitivi e da finanziamenti di terzi (ad esempio fondi fiduciari, Orizzonte Europa, fondi di coesione).

I vantaggi del progetto sono i seguenti:

• Sviluppare e pubblicare le conoscenze derivate dai dati e dai modelli raccolti per quanto riguarda la popolazione di zanzare e i rischi previsti per le epidemie di Mosquito Borne Disease.
• 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 da attuare 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 malattie infettive trasmesse da vettori, Copernicus Atmospheric Monitoring Service (CAMS) e Copernicus Climate Change Service (C3S).

EYWA ha iniziato nel 2018 con un'indagine iniziale sui progetti e le ricerche disponibili 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. A partire 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 stimata dell'attività 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). MATEMATICA: Un modello basato sui dati osservativi della Terra per la previsione dell'abbondanza di zanzare. Rilevamento a distanza, 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 a distanza. 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 globale di analisi della sensibilità. 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