Administrere myggboren sjukdom gjennom EYWA: eit europeisk verktøy for å støtte offentlege helsestyresmakter i førebygging av epidemiar

Mygg er sendarar av patogenar. Dei viktigaste sjukdommane, som overførast gjennom dei i Europa og forårsaka store folkehelseproblemer, er:

• West Nile Fever og West Nile Neuroinvasive Disease, utløyst av West Nile Virus (WNV), no endemisk i delar av Europa. WNV-infeksjon hos menneske og dyr har vorte registrert i ulike område av Hellas, forbunde med eksepsjonelt høge temperaturar i regionen i åra 2010-2014 og 2017-2019. Imidlertid har WNV-infeksjonar også blitt rapportert i andre delar av Europa, og nådde eit topp få infeksjonar i 2018 samanlikna med tidlegare år (WHO).
• Malaria, overført av mygg av slekta Anopheles;
• Chikungunya, Dengue Fever og Zika, overført til Europa av Aedes albopictus mygg, kjend som tiger mygg. Mellom 2018 og 2021 vart det rapportert over 3000 tilfelle av denguefeber i Europa (i Kroatia, Spania, Frankrike, Italia og Portugal).

Vêrforhold, som framheva av ECDC, påverkar overlevings- og reproduksjonssnøggleiken til vektorar, og påverkar dermed habitatets eignethet, distribusjon og overflod; intensiteten og tidsmønsteret for vektoraktivitet gjennom året og utvikling, overleving og reproduksjon av patogenar innanfor vektorar. Spreiinga og overføringa av vektorborne sjukdommar (VBD) er allereie påverka av klimaendringar, då myggpopulasjonar bevegar seg lenger nord i Europa som berar patogenar til stader der dei ikkje var tidlegare.

I løpet av dei siste to tiåra har spesifikke tiltak og praksisar vorte vedtekne for å kontrollere desse sjukdommane, og betydninga av tidlege varslingssystemer har vakse.

EYWA Early Warning System er basert på ei mengd satellitt- og in situ-data og toppmoderne teknologiske verktøy. Systemets primære rolle er å informere aktivitetane til National Public Health Organisations, Vector Counter Actors og borgarar. Dei spesifikke måla er: i) forbetra helse- og helsesystemas beredskap og deira evne til å oppdage, overvaka og kontrollere noverande og framtidige truslar mot folkehelsa, II) optimalisert myggkontroll ved å støtte intensiv entomologisk og epidemiologisk overvåking og treffe førebyggjande tiltak for å avgrense spreiinga av MBD i Europa, III) forbetra informasjon til europeiske borgarar om det komplekse helseproblemet ved MBD.

I meir detalj er dei overordna EYWA-måla:

• På den strategiske visjonsfronten har EYWA som mål å handtere MBD-utbrot; på ein påliteleg måte støtte betre beslutningstaking og forventing om vektorkontrolltiltak ved å gje vurderingar av førekomst av vektorar og MBD-risiko, opprette ei liste over EU-standardar for MBD-kontroll, Samt kontinuerleg engasjere viktige interessentar i Europa og globalt.
• På teknologifronten freistar EYWA å bevise effektiv styring av store satellittdata og deira fusjon med ikkje-EO-data frå flere kilder (in-situ, borgar); prognose MBD-utbrot og forbetra helserisikovurderinga ved å utvikle effektive datadrivne entomologiske og epidemiologiske prediktive modellar som fungerer på tvers av differanseskalaer og prognosehorisontar, I tillegg til å levere databasar som handterer store mengder data, gjev API-ar open tilgang, samt ei plattform som gjer dataa tilgjengelege fritt og breitt.
• På vitskapsfronten har EYWA som mål å spreie dei genererte dataa, resultata og IP-en som skal utnyttast av forskarar og innovatørar i nasjonale og internasjonale forskingsprosjekter, og òg støtte det transnasjonale vitskaplege samarbeidet som fremjar utviklinga av nye verktøy og modellar på epidemiområdet.
• Til slutt, på den sosioøkonomiske fronten, er det forventa utfallet av EYWA å bidra til førebygging og reduksjon av MBD-tilfelle; redusere verknaden av MBD i lokalsamfunna; utføre optimal styring av ressursane til mygg- og vektorkontroll (som vanlegvis er avgrensa); og identifisere dei kritiske områda å nå ut til for å informere folkesetnaden om forventa sjukdomsutbrot.

EYWA kommuniserer og formidlar vitskapleg ekspertise som støttar opne data og open vitskap gjennom eit robust og påliteleg verktøy i hendene på nasjonale og internasjonale offentlege helsestyresmakter og organisasjonar: EYWA Web Platform (engelsk).

Data frå dei fem europeiske landa som er medlem av konsortiet (Frankrike, Tyskland, Hellas, Italia og Serbia) har vorte integrert så langt, inkludert: entomologisk epidemiologisk arealdekning (t.d. normalisert differansevegetasjonsindeks), klimatiske og meteorologiske (temperatur, nedbør) og økologiske datasett. Kilder som Copernicus, GEOSS og EEA vart brukt til å utvikle EYWAs modellar basert på datadrive og dynamisk modellering.

Gjennom EYWA-nettplattforma tilbys ei rekkje tenester for to forskjellige interessentgrupper:

For offentlege brukarar:

• Oversikt over det nye problemet med MBD i Europa, inkludert totalt rapporterte tilfelle av West Nile Virus, malaria, dengue, zika og chikungunya frå 2008 i EU-landa og nabolanda frå European Centre for Disease Prevention and Control (ECDC).
• Grafar som gjev data om totalt rapporterte tilfelle per år per land der EYWA er i drift.
• Visualisering av det entomologiske fangstnettverket rundt om i Europa for myggen som er involvert i overføringa av desse sjukdommane (Culex, Aedes albopictus og Anopheles-artar, saman med ei legende som forklarar dei permanente og mellombelse fellesstadane).

For at nokon skal få tilgang til dei brukarautoriserte delane av plattforma (dvs. epidemiologiske data og risikoføreseiingar), må dei ha ei institusjonell rolle i samanheng med sjukdomskontroll. Dei kan kontakta koordinatoren for plattforma med den hensikt å få tilgang, og generalforsamlinga i EYWA-konsortiet bestemmer om dei skal få tilgang. Dei autoriserte brukarane kan få tilgang til:

• Entomologiske data: tidsseriar med entomologiske, miljømessige og meteorologiske data for kvart fangstområde
• Epidemiologiske data: West Nile virus rapportert tilfelle frå 2008 til no
• Mosquito overflod prediksjon for Culex (sendar av West Nile Virus) for Hellas, Serbia, Italia, Frankrike og Tyskland, Aedes albopictus for Frankrike og Anopheles for Italia. Den datadrivne modellen føreseier ein storleik på myggpopulasjonen på kvart fangstområde (kvar 15. av 30 dagar) og ved kvart oppgjer (kvar veke).
• Menneskelege tilfelle risiko prediksjon:
  • Generisk dynamisk modell brukt på kommune/provinsnivå i Hellas og Italia som gjev risiko for WNV menneskelege tilfelle samt median av dei unnateke vekene av WNV-overføring.
  • Datadriven modell med høgare romleg oppløysing og stadsspesifikk modell som føreseier landsbyar/busettingar med aukande risiko for WNV (kun Hellas)

EYWA gjev månadlege rapportar til beslutningstakarar, som indikerer dei nyaste tilgjengelege epidemiologiske dataa, myggmengda på månadleg og vekentleg skala via forskjellige modellar, og den estimerte risikoen for West Nile Virus-tilstedeværelse hos mygg og hos menneske. Basert på desse innsamla dataa utnyttar behandlingsansvarlege og offentlege helsestyresmakter risikokarta for å omorganisere distribusjonen av overvåkingsnettverk og prosess for å målrette reduksjonstiltak på lokalt nivå.

EYWA-modellane og verktøya har støtta offentlege helsestyresmakter i fire prefekturar i Hellas (Sentral-Makedonia, Thessalia, Vest-Hellas og Kreta) og Veneto, Italia i overvåkinga av patogensirkulasjon gjennom målretta prøvekontrollar og identifisering av landsbyar med høg risiko for å anvende kontrolloperasjonar, og effektivt redusere WNV menneskelege tilfelle. Modellspådommane spreiast kontinuerleg gjennom heile driftsperioden mellom mai og oktober via nettplattforma og dedikerte rapportar sendast direkte til styresmaktene for å hjelpe deira myggkontrollhandlingar.

Vidare støtta MIMESIS og BAR prognosar supplerande førebyggjande tiltak, til dømes meir intensiv larviciding rundt og inne i landsbyar i fare, og komplementære medvitskampanjar for personleg vernetiltak. I 2021 nådde medvitskampanjar leia av EYWA i Sentral-Makedonia-regionen i Hellas ut til meir enn 31000 hushaldningar gjennom dør-til-dør-vitjing og brosjyrar.

I tillegg til tiltaka som er direkte implementert av EYWA, vart mobilapplikasjonen Mosquito Vision, som er basert på EYWA-data, utvikla og lansert for å gje innbyggjarane enkel og umiddelbar informasjon, spesielt for sårbare befolkningar. Søknaden inkluderer: Irritasjonsprognosar, førebyggjande og kontrollinstruksjonar for personleg beskyttelse, og skjema for borgarar å informere om åtak og foreslå potensielle hotspots. Det kan òg brukast av innbyggjarane til å kontakta dei involverte vitskaplege organar. Appen vart opphavleg brukt i dei fire regionane i Hellas, der den informerte tusenvis av borgarar i over 2400 landsbyar om sanitære og personlege vernetiltak. Det foreliggar planar om å utvide tenesteområdet for applikasjonen.

Interessentdeltaking er eit sentralt element i EYWA-prosjektet. EYWA-plattforma er vertskap for National Observatory of Athens (NOA), og drifta ligg på alle bidragande partnarar. EYWA er eit resultat av frivillig arbeid over heile Europa, og engasjerer 37 interessentar på ein global skala som bidreg til samdesignutviklinga. Mellom 2019 og 2021 har nettverket utvida til å inkludere mange interessentar som er interessert i prosjektet, inkludert vitskaplege samfunn, regjeringar, WHO, Robert Koch Institute, AIR catastrophe modelling company, Vector Control Research Centre (VCRC) i India og EU-kommisjonen, det vil seie DG ECHO og Joint Research Centre, som driv Epidemics: Prosjektet Dynamics and Control (EPICO) tek òg for seg nye vektorborne sjukdommar.

Interessentane er involvert i dei fleste operasjonar gjennom: i) innsamling og analyse av entomologiske og sjukdomsframkallande data, II) analyse av resultata ved å gje tilbakemelding som kan bidra til å forbetra både plattforma og dei prediktive modellane, og (iii) gje kritiske retningar til prosjektet.

Openheit vegleiar alle EYWA-aktivitetar, som er ei strategisk beslutning frå konsortiet, mot å oppnå høgast mogleg innverknad og samanheng med EU/Globale initiativer. Dataa er opne og tilgjengelege gjennom det europeiske NextGEOSS Data Hub og kan potensielt tilbyast gjennom andre portalar og EU-infrastrukturar ved hjelp av opne datastandardar, til dømes GEOSS-portalen, Open Health Data, Data Europa og Climate ADAPT.

I byrjinga av 2022 tildelte Det europeiske innovasjonsrådet EYWA og dets koordinasjonspartnar, BEYOND Centre of EO Research and Satellite Remote Sensing of NOA, med EIC Horizon Prize on Early Warning for Epidemics. Prisen belønna prosjektet med EUR 5 millionar som det anerkjenner EYWA suksess i å snu vitskapleg kunnskap til eit beslutningsverktøy som støttar kontroll av myggborne sjukdommar.

MAMMOTH mygg overflod prediksjon modellen viste høg effektivitet, fleksibilitet og tilpasningsevne ved å bli overført og brukt til 5 europeiske regionar for to flere mygg artar unntatt Culex. Modellen returnerte høg grad av tillit til prediksjon av myggpopulasjonar for dei ulike kombinasjonane av regionar/landskap og mygg: t.d. for WNV-overføring frå Culex i Veneto (Italia), Vojvodina (Serbia) og Baden-Württemberg (Tyskland); Malaria overføring frå Anopheles i Veneto (Italia); Chik, Dengue og Zika overføring frå Aedes albopictus på Korsika og Grand Est (Frankrike).

Det er imidlertid også viktig å merke seg nokre begrensningar i EYWA-prosjektet. For det første varierer systemets kjenslevare og nøyaktigheit i ulike geografiske samanhengar og skalaer. Dei spesifikke lokale og regionale prioriteringane og sårbarheitsproblema kan ikkje identifiserast grundig og presist. For det andre kan opptaket av verktøya avgrensast av byråkrati, motvilje mot å integrere nye verktøy i beslutningsprosessar og dagleg praksis, samt av andre økonomiske og helsesystemprioriteringar som påverkar tilgjengelegheita av midlar til forsking og innovasjon på VBD.

Den økonomiske berekrafta til EYWA er sikra ved finansiering frå pågåande prosjekter; direkte institusjonell finansiering, og rammetenestekontraktar som drivast av partnarane som ein del av deira konstitusjonelle og/eller forretningsmessige rolle innan MBD-styresmakter. Ifølgje EYWA-finansieringsplanen dekkjer den sikra finansieringa 67 % av dei totale utgiftene i perioden 2020-2025 for å halde fram med å operere i dei fem landa som er involvert. Ytterlegare finansiering forventast å kome gjennom andre konkurransedyktige rammer og tredjepartsfinansiering (til dømes Trust Funds, Horizon Europe, Cohesion Funds).

Fordelane med prosjektet ligg i følgjande:

• Utvikling og publisering av kunnskap henta frå innsamla data og modellar med omsyn til myggpopulasjonen og prognostisert risiko for utbrot av myggborne sjukdommar.
• Leggje til rette for optimal forvalting av ressursane og kapasitetane som brukast i sesongane (feltinspektørar, analytikarar og køyretøy, sprøytehelikopter og dronar, tusenvis av myggavlsstader), ved å angje målretta tiltak for gjennomføring på lokalt, regionalt og nasjonalt plan av ,, og dermed potensielt spare hundrevis av millionar euro til drifta.

EYWA er utvikla innanfor ramma av EuroGEO Action Group «Earth Observation for Epidemics of Vector-borne Diseases» knytte til arbeidsprogrammet GEO 2017-2019, særleg med Fellesskapets aktivitetar: Earth Observations for Health (EO4HEALTH) som inkluderer vektorborne smittsame sjukdommar, Copernicus Atmospheric Monitoring Service (CAMS) og Copernicus Climate Change Service (C3S).

EYWA starta i 2018 med ei innleiande undersøking rundt tilgjengelege prosjekter og forsking innan Vector Borne Diseases. Ved å byggje vidare på denne innleiande forskinga vart plattforma og dei prediktive modellane utvikla, og prosjektet oppnådde driftsstatus i april 2020 i Hellas og Italia. Frå 2021 og utover har regionar i Frankrike, Tyskland og Serbia vorte støtta i datainnsamling og modellføreseiingar. Frå 2022 vil nye ikkje-europeiske anlegg i Elfenbeinskysten og Thailand bli lagt til plattforma.

Utviklinga av EYWA er ei kontinuerleg handling, og den estimerte aktivitetsvarigheita vil halde fram i minst fram til 2025, som føresett i partnarskapsavtalen signert av EYWA-konsortiet. Flere land og sjukdommar vert gradvis inkludert i det integrerte EYWA-systemet med visjonen om å utvikle eit europeisk/globalt system for tidleg varsling.

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). MAMMOTH: Earth Observational Data-Driven Model for Mosquitoes Abundance Prediction (engelsk). Fjernmåling, 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: Ein Scoping gjennomgang. Remote Sens (engelsk). 2019, 11, 1862. https://doi.org/10.3390/rs11161862

Kioutsioukis, I., & Stilianakis, N. I. (2019). Vurdering av risiko for overføring av West Nile-virus frå ein vêravhengig epidemiologisk modell og eit globalt rammeverk for sensitivitetsanalyse. Acta tropica, 193, 129-141. https://doi.org/10.1016/j.actatropica.2019.03.003

Angelou, A., Kioutsioukis, I. & Stilianakis, N. I. (2021). Ein klimaavhengig romleg epidemiologisk modell for overføringsrisikoen for West Nile-virus på lokal skala. One Health, Volume 13, 2021, 100330. https://doi.org/10.1016/j.onehlt.2021.100330