Bestrijding van door muggen overgedragen ziekten via de EYWA: een Europees instrument om volksgezondheidsautoriteiten te ondersteunen bij het voorkomen van epidemieën

Muggen zijn de overbrengers van ziekteverwekkers. De belangrijkste ziekten die via deze ziekten in Europa worden overgedragen en grote problemen voor de volksgezondheid veroorzaken, zijn:

• West Nile Fever en West Nile Neuroinvasive Disease, veroorzaakt door het West Nile Virus (WNV), nu endemisch in delen van Europa. In verschillende delen van Griekenland zijn WNV-infecties bij mensen en dieren geregistreerd, die verband houden met uitzonderlijk hoge temperaturen in de regio in de jaren 2010-2014 en 2017-2019. WNV-infecties zijn echter ook in andere delen van Europa gemeld en bereikten in 2018 een piekaantal infecties in vergelijking met voorgaande jaren (WHO).
• malaria, overgedragen door muggen van het geslacht Anopheles;
• Chikungunya, Dengue Fever en Zika, overgebracht naar Europa door de Aedes albopictus mug, bekend als de tijgermug. Tussen 2018 en 2021 werden in Europa meer dan 3000 gevallen van dengue gemeld (in Kroatië, Spanje, Frankrijk, Italië en Portugal).

De weersomstandigheden, zoals benadrukt door het ECDC, zijn van invloed op de overlevings- en voortplantingscijfers van vectoren, wat gevolgen heeft voor de geschiktheid, verspreiding en abundantie van habitats; de intensiteit en het temporele patroon van vectoractiviteit gedurende het hele jaar en de snelheid van ontwikkeling, overleving en reproductie van pathogenen binnen vectoren. De verspreiding en overdracht van door vectoren overgedragen ziekten (VBD's) worden al beïnvloed door de klimaatverandering, omdat muggenpopulaties zich verder naar het noorden in Europa verplaatsen en ziekteverwekkers naar plaatsen brengen waar ze in het verleden niet waren.

In de afgelopen twee decennia zijn specifieke maatregelen en praktijken genomen om deze ziekten onder controle te houden, en het belang van systemen voor vroegtijdige waarschuwing is toegenomen.

Het EYWA-systeem voor vroegtijdige waarschuwing is gebaseerd op een overvloed aan satelliet- en in-situgegevens en geavanceerde technologische hulpmiddelen. De primaire rol van het systeem is om de activiteiten van de nationale volksgezondheidsorganisaties, vectortellers en burgers te informeren. De specifieke doelstellingen zijn: i) een betere paraatheid van de gezondheids- en gezondheidszorgstelsels en hun vermogen om huidige en toekomstige bedreigingen voor de volksgezondheid op te sporen, te monitoren en te beheersen; ii) geoptimaliseerde bestrijding van muggen, door intensieve entomologische en epidemiologische surveillance te ondersteunen en preventieve maatregelen te nemen om de verspreiding van MBD's in Europa tegen te gaan; (iii) betere informatie voor de Europese burgers over het complexe gezondheidsprobleem van MBD's.

Meer in detail zijn de algemene doelstellingen van de EYWA:

• Op het gebied van strategische visie wil de EYWA uitbraken van MBD aanpakken; de versterkte besluitvorming en anticipatie van vectorbestrijdingsmaatregelen op betrouwbare wijze ondersteunen door beoordelingen van vector abundantie en MBD-risico te verstrekken; een lijst van EU-normen op het gebied van MBD-controle op te stellen; en de belangrijkste belanghebbenden in Europa en de rest van de wereld voortdurend bij het proces te betrekken.
• Op technologisch gebied streeft EYWA ernaar het effectieve beheer van big-satellietgegevens en de fusie ervan met niet-EO-gegevens uit meerdere bronnen (in situ, burger) aan te tonen; uitbraken van MBD te voorspellen en de beoordeling van gezondheidsrisico’s te verbeteren door doeltreffende gegevensgestuurde entomologische en epidemiologische voorspellende modellen te ontwikkelen die werken op verschillende schalen en voorspellingshorizons; naast het leveren van databases die enorme hoeveelheden gegevens verwerken, API's die open toegang bieden, evenals een platform dat de gegevens vrij en op grote schaal beschikbaar stelt.
• Op het gebied van wetenschap wil EYWA de gegenereerde gegevens, resultaten en intellectuele eigendom verspreiden die door wetenschappers en innovators in nationale en internationale onderzoeksprojecten moeten worden benut, en ook de transnationale wetenschappelijke samenwerking ondersteunen die de ontwikkeling van nieuwe instrumenten en modellen op het gebied van epidemieën bevordert.
• Tot slot zal de EYWA op sociaal-economisch gebied naar verwachting bijdragen tot de preventie en vermindering van gevallen van MBD; de impact van MBD in de gemeenschappen te verminderen; voeren optimaal beheer van de middelen van mug en vector controle (die meestal beperkt zijn); en bepalen welke kritieke gebieden moeten worden bereikt om de bevolking te informeren over verwachte uitbraken van ziekten.

EYWA communiceert en verspreidt wetenschappelijke expertise ter ondersteuning van open data en open wetenschap via een robuust en betrouwbaar instrument in handen van de nationale en internationale volksgezondheidsautoriteiten en -organisaties: het EYWA-webplatform.

Gegevens van de vijf Europese landen die lid zijn van het consortium (Frankrijk, Duitsland, Griekenland, Italië en Servië) zijn tot nu toe geïntegreerd, waaronder: entomologisch; epidemiologisch; landbedekking (bv. de genormaliseerde verschilvegetatie-index); klimatologische en meteorologische (temperatuur, neerslag) en ecologische datasets. Bronnen zoals Copernicus, GEOSS en EEA werden gebruikt om de modellen van de EYWA te ontwikkelen op basis van gegevensgestuurde en dynamische modellering.

Via het EYWA-webplatform worden een aantal diensten verleend voor twee verschillende groepen belanghebbenden:

Voor de publieke gebruikers:

• Overzicht van het opnieuw opduikende probleem van MBD in Europa, met inbegrip van het totale aantal gemelde gevallen van het West-Nijlvirus, malaria, dengue, zika en chikungunya vanaf 2008 in de EU-landen en buurlanden van het Europees Centrum voor ziektepreventie en -bestrijding (ECDC).
• Grafieken met gegevens over het totale aantal gemelde gevallen per jaar per land waar de EYWA momenteel operationeel is.
• Visualisatie van het entomologische netwerk rond Europa voor de muggen die betrokken zijn bij de overdracht van deze ziekten (Culex,Aedes albopictus en Anopheles soorten, samen met een legende die de permanente en tijdelijke valplaatsen verklaart).

Om toegang te krijgen tot de door de gebruiker geautoriseerde delen van het platform (d.w.z. epidemiologische gegevens en risicovoorspellingen) moeten ze een institutionele rol spelen in de context van ziektebestrijding. Zij kunnen contact opnemen met de coördinator van het platform met de intentie om toegang te krijgen en de algemene vergadering van het EYWA-consortium beslist of hun toegang moet worden verleend. De geautoriseerde gebruikers hebben toegang tot:

• Entomologische gegevens: tijdreeksen van entomologische, milieu- en meteorologische gegevens voor elke vangstlocatie
• Epidemiologische gegevens: West-Nijlvirus gemelde gevallen van 2008 tot nu
• Mosquito abundantie voorspelling voor Culex (zender van West Nile Virus) voor Griekenland, Servië, Italië, Frankrijk en Duitsland, Aedes albopictus voor Frankrijk en Anopheles voor Italië. Het datagestuurde model voorspelt een omvang van de muggenpopulatie op elke vangplaats (elke 15 van de 30 dagen) en bij elke nederzetting (elke week).
• Menselijke gevallen risicovoorspelling:
  • Generiek dynamisch model dat op gemeentelijk/provinciaal niveau in Griekenland en Italië wordt toegepast en dat het risico van gevallen van WNV bij mensen en de mediaan van de uitgezonderde weken van WNV-transmissie oplevert.
  • Gegevensgestuurd model met een hogere ruimtelijke resolutie en locatiespecifiek model dat dorpen/nederzettingen met een toenemend risico op WNV voorspelt (alleen Griekenland)

EYWA biedt maandelijkse rapporten aan besluitvormers, met vermelding van de meest recente beschikbare epidemiologische gegevens, de muggendichtheid op maandelijkse en wekelijkse schaal via verschillende modellen en het geschatte risico voor de aanwezigheid van het West-Nijlvirus in muggen en bij mensen. Op basis van deze verzamelde gegevens benutten verwerkingsverantwoordelijken en volksgezondheidsautoriteiten de risicokaarten om de uitrol van monitoringnetwerken en -processen te herschikken en mitigatiemaatregelen op lokaal niveau te richten.

De EYWA-modellen en -instrumenten hebben de volksgezondheidsautoriteiten van vier prefecturen in Griekenland (Centraal-Macedonië, Thessalië, West-Griekenland en Kreta) en Veneto, Italië, ondersteund bij de monitoring van de circulatie van ziekteverwekkers door middel van gerichte steekproefcontroles en de identificatie van dorpen met een hoog risico om controleoperaties toe te passen, waardoor de menselijke gevallen van WNV doeltreffend zijn verminderd. De modelvoorspellingen worden continu verspreid over de operationele periode tussen mei en oktober via het webplatform en speciale rapporten die rechtstreeks naar de autoriteiten worden gestuurd om hun muggenbestrijdingsacties te ondersteunen.

Bovendien ondersteunden MIMESIS- en BAR-prognoses aanvullende preventieve acties, zoals intensievere larviciding rond en in risicodorpen, en aanvullende bewustmakingscampagnes voor persoonlijke beschermingsmaatregelen. In 2021 bereikten de door de EYWA geleide bewustmakingscampagnes in de regio Centraal-Macedonië in Griekenland meer dan 31 000 huishoudens via huis-aan-huisbezoeken en folders.

Naast de maatregelen die rechtstreeks door de EYWA worden uitgevoerd, is de mobiele applicatie Mosquito Vision, die is gebaseerd op gegevens van de EYWA, ontwikkeld en gelanceerd om burgers gemakkelijk en onmiddellijk te informeren, met name voor kwetsbare bevolkingsgroepen. De aanvraag omvat: ergernisprognoses, preventieve en controle-instructies voor persoonlijke bescherming en formulieren voor burgers om te informeren over plagen en mogelijke hotspots voor te stellen. Het kan ook door burgers worden gebruikt om contact op te nemen met de betrokken wetenschappelijke instanties. De app werd aanvankelijk gebruikt in de vier regio's van Griekenland, waar het duizenden burgers in meer dan 2400 dorpen informeerde over sanitaire voorzieningen en persoonlijke beschermingsmaatregelen. Er zijn plannen om het servicegebied voor de toepassing uit te breiden.

Deelname van belanghebbenden is een belangrijk onderdeel van het EYWA-project. Het EYWA-platform wordt gehost door het Nationaal Observatorium van Athene (NOA) en de werking ervan berust bij alle bijdragende partners. EYWA is een resultaatgerichte actie van vrijwilligerswerk in heel Europa, waarbij 37 belanghebbenden op wereldwijde schaal betrokken zijn die bijdragen aan de ontwikkeling van co-design. Tussen 2019 en 2021 is het netwerk uitgebreid met veel belanghebbenden die geïnteresseerd zijn in het project, waaronder de wetenschappelijke gemeenschap, regeringen, de WHO, het Robert Koch Institute, het AIR-modelleringsbedrijf voor rampen, het Vector Control Research Centre (VCRC) van India en de Europese Commissie, d.w.z. DG ECHO en het Gemeenschappelijk Centrum voor onderzoek, dat de Epidemieën beheert: Dynamics and Control (EPICO) project en richt zich ook op opkomende vector-overdraagbare ziekten.

De belanghebbenden worden bij de meeste operaties betrokken door middel van: i) het verzamelen en analyseren van entomologische en pathogene gegevens; ii) de analyse van de resultaten door feedback te geven die zowel het platform als de voorspellende modellen kan helpen verbeteren; en iii) het geven van kritische richtingen aan het project.

Openheid leidt alle EYWA-activiteiten, een strategische beslissing van het consortium, naar het bereiken van een zo groot mogelijke impact en koppelingen met EU-/wereldwijde initiatieven. De gegevens zijn open en beschikbaar via de Europese NextGEOSS-datahub en kunnen mogelijk worden aangeboden via andere portalen en EU-infrastructuren die gebruikmaken van opendatanormen, zoals het GEOSS-portaal, Open Health Data, Data Europa en Climate ADAPT.

Begin 2022 heeft de Europese Innovatieraad EYWA en zijn coördinatiepartner, het BEYOND Centre of EO Research and Satellite Remote Sensing van NOA, de EIC Horizon Prize on Early Warning for Epidemics toegekend. Met de prijs werd het project beloond met 5 miljoen EUR, aangezien het erkent dat EYWA erin is geslaagd wetenschappelijke kennis om te zetten in een besluitvormingsinstrument dat de bestrijding van door muggen overgedragen ziekten ondersteunt.

Het MAMOTH mug abundantievoorspellingsmodel toonde een hoge efficiëntie, flexibiliteit en aanpassingsvermogen door te worden overgedragen en toegepast op 5 Europese regio's voor nog twee muggensoorten behalve Culex. Het model gaf een hoge mate van vertrouwen terug in de voorspelling van muggenpopulaties voor de verschillende combinaties van regio's / landschappen en muggen: bv. voor WNV-transmissie vanuit Culex in Veneto (Italië), Vojvodina (Servië) en Baden-Württemberg (Duitsland); Malariaoverdracht vanuit Anopheles in Veneto (Italië); CHIK, Dengue en Zika transmissie van Aedes albopictus in Corsica en Grand Est (Frankrijk).

Het is echter belangrijk om ook enkele beperkingen van het EYWA-project op te merken. Ten eerste variëren de gevoeligheid en nauwkeurigheid van het systeem in verschillende geografische contexten en schalen. De specifieke lokale en regionale prioriteiten en kwetsbaarheidskwesties kunnen niet grondig en nauwkeurig worden vastgesteld. Ten tweede kan het gebruik van de instrumenten worden beperkt door bureaucratie, terughoudendheid om nieuwe instrumenten te integreren in de besluitvorming en de dagelijkse praktijk, alsook door andere prioriteiten op het gebied van economie en gezondheidszorg die van invloed zijn op de beschikbaarheid van middelen voor onderzoek en innovatie op het gebied van VBD.

De financiële duurzaamheid van de EYWA wordt gewaarborgd door financiering uit lopende projecten; directe institutionele financiering; en raamcontracten voor diensten die door de partners worden beheerd in het kader van hun constitutionele en/of zakelijke rol op het gebied van MBD-autoriteiten. Volgens het financiële plan van de EYWA dekt de gedekte financiering 67 % van de totale uitgaven in de periode 2020-2025 om in de vijf betrokken landen actief te blijven. Er wordt verwacht dat aanvullende financiering zal komen via andere concurrerende kaders en financiering door derden (bv. trustfondsen, Horizon Europa, cohesiefondsen).

De voordelen van het project liggen in het volgende:

• Het ontwikkelen en publiceren van kennis die is afgeleid van verzamelde gegevens en modellen met betrekking tot de muggenpopulatie en voorspelde risico's voor uitbraken van de ziekte van Mosquito Borne.
• Vergemakkelijken van een optimaal beheer van de seizoensgebonden middelen en capaciteiten (veldinspecteurs, analisten en voertuigen, spuitende helikopters en drones, duizenden broedplaatsen voor muggen), door gerichte acties aan te geven voor uitvoering op lokale, regionale en nationale schaal, waardoor mogelijk honderden miljoenen euro's worden bespaard voor de operaties.

De EYWA is ontwikkeld in het kader van de EuroGEO-actiegroep “Earth Observation for Epidemics of Vector-borne Diseases” in verband met het GEO-werkprogramma 2017-2019, met name met de communautaire activiteiten: Aardobservaties voor gezondheid (EO4HEALTH), waaronder door vectoren overgedragen infectieziekten, Copernicus Atmospheric Monitoring Service (CAMS) en Copernicus Climate Change Service (C3S).

EYWA startte in 2018 met een eerste onderzoek rond de beschikbare projecten en onderzoek op het gebied van Vector Borne Diseases. Voortbouwend op dit eerste onderzoek zijn het platform en de voorspellende modellen ontwikkeld en is het project in april 2020 operationeel geworden in Griekenland en Italië. Vanaf 2021 worden regio’s in Frankrijk, Duitsland en Servië ondersteund bij het verzamelen van gegevens en het voorspellen van modellen. Vanaf 2022 zullen nieuwe niet-Europese locaties in Ivoorkust en Thailand aan het platform worden toegevoegd.

De ontwikkeling van de EYWA is een voortdurende actie en de geraamde duur van de activiteit zal ten minste tot 2025 duren, zoals bepaald in de door het EYWA-consortium ondertekende partnerschapsovereenkomst. Meer landen en ziekten worden geleidelijk opgenomen in het geïntegreerde EYWA-systeem met de visie om een Europees/wereldwijd systeem voor vroegtijdige waarschuwing te ontwikkelen.

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: Een Earth Observational Data-Driven Model voor Mosquitoes Abundance Prediction. Teledetectie, 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: Een Scoping Review. Op afstand Sens. 2019, 11, 1862. https://doi.org/10.3390/rs11161862

Kioutsioukis, I., & Stilianakis, N. I. (2019). Beoordeling van het risico op overdracht van het West-Nijlvirus op basis van een weersafhankelijk epidemiologisch model en een mondiaal kader voor gevoeligheidsanalyse. Acta tropica, 193, 129-141. https://doi.org/10.1016/j.actatropica.2019.03.003

Angelou, A., Kioutsioukis, I. & Stilianakis, N. I. (2021). Een klimaatafhankelijk ruimtelijk epidemiologisch model voor het transmissierisico van het West-Nijlvirus op lokale schaal. One Health, deel 13, 2021, 100330. https://doi.org/10.1016/j.onehlt.2021.100330