Zarządzanie chorobą przenoszoną przez komary za pośrednictwem EYWA: europejskie narzędzie wspierania organów ds. zdrowia publicznego w zapobieganiu epidemiom

Komary są przekaźnikami patogenów. Do najważniejszych chorób przenoszonych za ich pośrednictwem w Europie i powodujących poważne problemy ze zdrowiem publicznym należą:

• Gorączka Zachodniego Nilu i choroba neuroinwazyjna Zachodniego Nilu, wywołana przez wirusa Zachodniego Nilu (WNV), obecnie endemiczna w niektórych częściach Europy. Zakażenie WNV u ludzi i zwierząt odnotowano na różnych obszarach Grecji, co wiązało się z wyjątkowo wysokimi temperaturami w regionie w latach 2010–2014 i 2017–2019. Zakażenia wirusem WNV odnotowano jednak również w innych częściach Europy, osiągając najwyższą liczbę zakażeń w 2018 r. w porównaniu z poprzednimi latami (WHO).
• Malaria przenoszona przez komary z rodzaju Anopheles;
• Chikungunya, Dengue Fever i Zika, przenoszone do Europy przez komara Aedes albopictus, znanego jako komar tygrysi. W latach 2018–2021 w Europie zgłoszono ponad 3000 przypadków dengi (w Chorwacji, Hiszpanii, Francji, Włoszech i Portugalii).

Warunki pogodowe, jak podkreśliło ECDC, wpływają na wskaźniki przeżycia i rozmnażania wektorów, wpływając tym samym na przydatność, rozmieszczenie i liczebność siedlisk; intensywność i czasowy wzorzec aktywności wektorów w ciągu roku oraz tempo rozwoju, przeżywalności i rozmnażania patogenów w wektorach. Zmiana klimatu ma już wpływ na rozprzestrzenianie się i przenoszenie chorób przenoszonych przez wektory, ponieważ populacje komarów przemieszczają się dalej na północ w Europie, przenosząc patogeny do miejsc, w których nie były w przeszłości.

W ciągu ostatnich dwudziestu lat przyjęto konkretne działania i praktyki w celu zwalczania tych chorób, a znaczenie systemów wczesnego ostrzegania rośnie.

System wczesnego ostrzegania EYWA opiera się na wielu danych satelitarnych i in situ oraz najnowocześniejszych narzędziach technologicznych. Podstawową rolą systemu jest informowanie o działaniach krajowych organizacji zdrowia publicznego, podmiotów zajmujących się przeciwdziałaniem wektorom i obywateli. Cele szczegółowe są następujące: zwiększenie gotowości systemów opieki zdrowotnej i opieki zdrowotnej oraz ich zdolności do wykrywania, monitorowania i kontrolowania obecnych i przyszłych zagrożeń zdrowia publicznego; (ii) zoptymalizowanej kontroli komarów poprzez wspieranie intensywnego nadzoru entomologicznego i epidemiologicznego oraz podejmowanie środków zapobiegawczych w celu ograniczenia rozprzestrzeniania się MBD w Europie; (iii) lepsze informowanie obywateli europejskich o złożonym problemie zdrowotnym związanym z chorobami układu mięśniowo-szkieletowego.

Bardziej szczegółowo ogólne cele EYWA są następujące:

• Jeśli chodzi o wizję strategiczną, EYWA ma na celu radzenie sobie z ogniskami choroby guzowatej skóry bydła; niezawodnie wspierała usprawnione podejmowanie decyzji i przewidywanie środków kontroli wektorów poprzez dostarczanie ocen liczebności wektorów i ryzyka związanego z MBD; stworzenie wykazu norm UE w zakresie kontroli MBD; a także stałe angażowanie kluczowych zainteresowanych stron w Europie i na świecie.
• Jeśli chodzi o technologię, EYWA dąży do udowodnienia skutecznego zarządzania dużymi danymi satelitarnymi i ich połączenia z danymi spoza EO pochodzącymi z wielu źródeł (in situ, obywatel); prognozowanie ognisk choroby guzowatej skóry bydła i poprawa oceny ryzyka dla zdrowia poprzez opracowanie skutecznych entomologicznych i epidemiologicznych modeli predykcyjnych opartych na danych, które działają w różnych skalach i horyzontach prognozowania; a także dostarczać bazy danych obsługujące ogromną ilość danych, interfejsy API zapewniające otwarty dostęp, a także platformę udostępniającą dane swobodnie i szeroko.
• Jeśli chodzi o naukę, EYWA ma na celu rozpowszechnianie wygenerowanych danych, wyników i własności intelektualnej, które mają być wykorzystywane przez naukowców i innowatorów w krajowych i międzynarodowych projektach badawczych, a także wspieranie transnarodowej współpracy naukowej, która sprzyja rozwojowi nowatorskich narzędzi i modeli w dziedzinie epidemii.
• Wreszcie, jeśli chodzi o aspekt społeczno-gospodarczy, oczekiwanym rezultatem EYWA jest przyczynienie się do zapobiegania przypadkom MBD i ich ograniczania; ograniczenie wpływu dyrektywy w sprawie produktów biobójczych na społeczności; optymalne zarządzanie zasobami komarów i kontroli wektorów (które są zazwyczaj ograniczone); oraz określenie obszarów krytycznych, do których należy się zwrócić, aby poinformować ludność o spodziewanych ogniskach choroby.

EYWA komunikuje i rozpowszechnia wiedzę naukową wspierającą otwarte dane i otwartą naukę za pomocą solidnego i niezawodnego narzędzia w rękach krajowych i międzynarodowych organów i organizacji zdrowia publicznego: platforma internetowa EYWA.

Do tej pory zintegrowano dane z pięciu krajów europejskich będących członkami konsorcjum (Francja, Niemcy, Grecja, Włochy i Serbia), w tym: entomologiczne; epidemiologiczne; pokrycie terenu (np. znormalizowany wskaźnik różnicy wegetacyjnej); klimatyczne i meteorologiczne (temperatura, opady) oraz ekologiczne zbiory danych. Do opracowania modeli EYWA w oparciu o modelowanie dynamiczne i oparte na danych wykorzystano źródła takie jak Copernicus, GEOSS i EEA.

Za pośrednictwem platformy internetowej EYWA zapewnia się szereg usług dla dwóch różnych grup zainteresowanych stron:

Dla użytkowników publicznych:

• Przegląd ponownie pojawiającego się problemu MBD w Europie, w tym całkowita liczba zgłoszonych przypadków wirusa Zachodniego Nilu, malarii, dengi, zika i chikungunya z 2008 r. w krajach UE i krajach sąsiadujących z Europejskim Centrum ds. Zapobiegania i Kontroli Chorób (ECDC).
• Wykresy przedstawiające dane dotyczące całkowitej liczby zgłoszonych przypadków rocznie w podziale na państwa, w których EYWA prowadzi obecnie działalność.
• Wizualizacja entomologicznej sieci odłowów w całej Europie dla komarów zaangażowanych w przenoszenie tych chorób (gatunki Culex, Aedes albopictus i Anopheles, wraz z legendą wyjaśniającą stałe i tymczasowe miejsca odłowu).

Aby ktoś mógł uzyskać dostęp do autoryzowanych przez użytkownika części platformy (tj. danych epidemiologicznych i prognoz ryzyka), musi odgrywać rolę instytucjonalną w kontekście kontroli chorób. Mogą skontaktować się z koordynatorem platformy z zamiarem uzyskania dostępu, a Zgromadzenie Ogólne konsorcjum EYWA decyduje, czy należy im zapewnić dostęp. Upoważnieni użytkownicy mają dostęp do:

• Dane entomologiczne: szeregi czasowe danych entomologicznych, środowiskowych i meteorologicznych dla każdego miejsca odłowu
• Dane epidemiologiczne: Wirus Zachodniego Nilu zgłaszał przypadki od 2008 r. do chwili obecnej
• Przewidywanie liczebności komarów dla Culex (nadajnik wirusa Zachodniego Nilu) dla Grecji, Serbii, Włoch, Francji i Niemiec, Aedes albopictus dla Francji i Anopheles dla Włoch. Model oparty na danych przewiduje wielkość populacji komarów w każdym miejscu odłowu (co 15 z 30 dni) i w każdej osadzie (co tydzień).
• Przewidywanie ryzyka związanego z przypadkami ludzkimi:
  • Ogólny model dynamiczny stosowany na szczeblu gminy/prowincji w Grecji i we Włoszech, zapewniający ryzyko wystąpienia przypadków WNV u ludzi, a także medianę wyłączonych tygodni transmisji WNV.
  • Model oparty na danych przy wyższej rozdzielczości przestrzennej i modelu specyficznym dla danego miejsca przewidującym wioski/osiedla o rosnącym ryzyku WNV (tylko w Grecji)

EYWA dostarcza miesięczne raporty decydentom, wskazując najnowsze dostępne dane epidemiologiczne, liczebność komarów w skali miesięcznej i tygodniowej za pośrednictwem różnych modeli oraz szacowane ryzyko obecności wirusa Zachodniego Nilu u komarów i ludzi. Na podstawie zebranych danych administratorzy i organy ds. zdrowia publicznego wykorzystują mapy ryzyka do reorganizacji wdrażania sieci monitorowania i procesu w celu ukierunkowania środków łagodzących na szczeblu lokalnym.

Modele i narzędzia EYWA wsparły organy ds. zdrowia publicznego w czterech prefekturach w Grecji (Macedonia Środkowa, Tesalia, Grecja Zachodnia i Kreta) i Wenecji Euganejskiej (Włochy) w monitorowaniu obiegu patogenów poprzez ukierunkowane kontrole wyrywkowe i identyfikację wsi wysokiego ryzyka w celu zastosowania operacji kontrolnych, skutecznie ograniczając przypadki ludzi z WNV. Prognozy modelowe są rozpowszechniane w sposób ciągły przez cały okres operacyjny od maja do października za pośrednictwem platformy internetowej oraz specjalnych sprawozdań wysyłanych bezpośrednio do władz w celu wsparcia ich działań w zakresie zwalczania komarów.

Ponadto prognozy MIMESIS i pobrexitowej rezerwy dostosowawczej wspierały dodatkowe działania zapobiegawcze, takie jak intensywniejsze larwowanie wokół zagrożonych wsi i wewnątrz nich oraz uzupełniające kampanie uświadamiające na temat środków ochrony osobistej. W 2021 r. kampanie informacyjne prowadzone przez EYWA w regionie Macedonii Środkowej w Grecji dotarły do ponad 31 000 gospodarstw domowych poprzez wizyty „od drzwi do drzwi” i ulotki.

Oprócz środków wdrażanych bezpośrednio przez EYWA opracowano i uruchomiono aplikację mobilną Mosquito Vision, która opiera się na danych EYWA, aby zapewnić obywatelom łatwe i natychmiastowe informacje, zwłaszcza dla słabszych grup społecznych. Aplikacja zawiera: irytujące prognozy, instrukcje prewencyjne i kontrolne dotyczące ochrony osobistej oraz formularze dla obywateli służące informowaniu o inwazjach i sugerowaniu potencjalnych hotspotów. Mogą z niego również korzystać obywatele, aby skontaktować się z zaangażowanymi organami naukowymi. Aplikacja była początkowo używana w czterech regionach Grecji, gdzie informowała tysiące obywateli w ponad 2400 wioskach o urządzeniach sanitarnych i środkach ochrony osobistej. Istnieją plany rozszerzenia obszaru usług dla aplikacji.

Udział zainteresowanych stron jest kluczowym elementem projektu EYWA. Platforma EYWA jest obsługiwana przez Narodowe Obserwatorium w Atenach (NOA), a jej działanie leży w gestii wszystkich wnoszących wkład partnerów. EYWA to wynikowe działanie wolontariackie w całej Europie, angażujące 37 zainteresowanych stron na skalę światową, które przyczyniają się do rozwoju wspólnego projektowania. W latach 2019–2021 sieć rozszerzyła się o wiele zainteresowanych stron, w tym społeczność naukową, rządy, WHO, Instytut Roberta Kocha, firmę zajmującą się modelowaniem katastrof AIR, Centrum Badań nad Kontrolą Wektorów (VCRC) w Indiach i Komisję Europejską, tj. DG ECHO i Wspólne Centrum Badawcze, które prowadzi Epidemie: Projekt „Dynamika i kontrola” (EPICO) dotyczy również nowo pojawiających się chorób przenoszonych przez wektory.

Zainteresowane strony są zaangażowane w większość operacji poprzez: (i) proces gromadzenia i analizy danych entomologicznych i danych dotyczących patogenów; (ii) analizę wyników poprzez przekazywanie informacji zwrotnych, które mogą przyczynić się do poprawy zarówno platformy, jak i modeli predykcyjnych; oraz (iii) wytyczanie krytycznych kierunków realizacji projektu.

Otwartość ukierunkowuje wszystkie działania EYWA, będące strategiczną decyzją konsorcjum, w kierunku osiągnięcia jak największego wpływu i powiązań z inicjatywami unijnymi/globalnymi. Dane są otwarte i dostępne za pośrednictwem europejskiego centrum danych NextGEOSS i potencjalnie mogłyby być oferowane za pośrednictwem innych portali i infrastruktur UE wykorzystujących otwarte standardy danych, takich jak portal GEOSS, otwarte dane dotyczące zdrowia, Data Europa i Climate ADAPT.

Na początku 2022 r. Europejska Rada ds. Innowacji przyznała EYWA i jej partnerowi koordynującemu, Centrum Badań EO i Teledetekcji Satelitarnej NOA BEYOND, nagrodę EIC Horizon Prize w dziedzinie wczesnego ostrzegania o epidemiach. Nagrodą przyznano projektowi 5 mln euro, ponieważ uznano w nim sukces EYWA w przekształcaniu wiedzy naukowej w narzędzie decyzyjne wspierające zwalczanie chorób przenoszonych przez komary.

Model przewidywania liczebności komarów MAMOTH wykazywał wysoką wydajność, elastyczność i zdolność adaptacji, ponieważ został przeniesiony i zastosowany do 5 regionów europejskich dla dwóch kolejnych gatunków komarów z wyjątkiem Culex. Model przywrócił wysoki poziom ufności w przewidywanie populacji komarów dla różnych kombinacji regionów / krajobrazów i komarów: np. w przypadku transmisji WNV z Culex w Wenecji Euganejskiej (Włochy), Wojwodinie (Serbia) i Badenii-Wirtembergii (Niemcy); Przenoszenie malarii z Anopheles w Wenecji Euganejskiej (Włochy); Transmisja CHIK, Dengue i Zika z Aedes albopictus na Korsyce i Grand Est (Francja).

Należy jednak również zwrócić uwagę na pewne ograniczenia projektu EYWA. Po pierwsze, czułość i dokładność systemu różnią się w różnych kontekstach geograficznych i skalach. Konkretne priorytety lokalne i regionalne oraz kwestie podatności na zagrożenia mogą nie zostać dokładnie i precyzyjnie określone. Po drugie, wykorzystanie narzędzi może być ograniczone biurokracją, niechęcią do włączania nowych narzędzi do procesu decyzyjnego i codziennych praktyk, a także innymi priorytetami gospodarczymi i priorytetami systemu opieki zdrowotnej mającymi wpływ na dostępność funduszy na badania i innowacje w zakresie VBD.

Stabilność finansowa EYWA jest zapewniona dzięki finansowaniu z bieżących projektów; bezpośrednie finansowanie instytucjonalne; oraz umów ramowych o świadczenie usług prowadzonych przez partnerów w ramach ich konstytucyjnej lub biznesowej roli w dziedzinie organów MBD. Zgodnie z planem finansowym EYWA zabezpieczone finansowanie pokrywa 67 % całkowitych wydatków w latach 2020–2025, aby kontynuować działalność w pięciu zaangażowanych krajach. Oczekuje się, że dodatkowe finansowanie będzie pochodzić z innych konkurencyjnych ram i finansowania przez osoby trzecie (np. fundusze powiernicze, program „Horyzont Europa”, fundusze spójności).

Korzyści płynące z projektu są następujące:

• Rozwijanie i publikowanie wiedzy pochodzącej ze zgromadzonych danych i modeli w odniesieniu do populacji komarów i prognozowanego ryzyka wystąpienia ognisk choroby borowej komarów.
• Ułatwienie optymalnego zarządzania sezonowo rozmieszczonymi zasobami i zdolnościami (inspektorzy terenowi, analitycy i pojazdy, opryskiwanie helikopterów i dronów, tysiące miejsc hodowli komarów), poprzez wskazanie ukierunkowanych działań do wdrożenia na skalę lokalną, regionalną i krajową ,, co potencjalnie pozwoli zaoszczędzić setki milionów euro na operacje.

EYWA została opracowana w ramach grupy działania EuroGEO „Obserwacja Ziemi w zakresie epidemii chorób przenoszonych przez wektory” w powiązaniu z programem prac GEO na lata 2017–2019, w szczególności z działaniami Wspólnoty: Obserwacje Ziemi na rzecz zdrowia (EO4HEALTH), które obejmują choroby zakaźne przenoszone przez wektory, usługę programu Copernicus w zakresie monitorowania atmosfery (CAMS) i usługę programu Copernicus w zakresie zmiany klimatu (C3S).

EYWA rozpoczęła się w 2018 r. od wstępnego dochodzenia dotyczącego dostępnych projektów i badań w dziedzinie chorób wektorowo-borowych. W oparciu o te wstępne badania opracowano platformę i modele predykcyjne, a w kwietniu 2020 r. projekt osiągnął status operacyjny w Grecji i we Włoszech. Od 2021 r. regiony Francji, Niemiec i Serbii otrzymują wsparcie w zakresie gromadzenia danych i prognoz modelowych. Od 2022 r. do platformy zostaną dodane nowe pozaeuropejskie obiekty w Wybrzeżu Kości Słoniowej i Tajlandii.

Rozwój EYWA jest działaniem ciągłym, a jego szacowany czas trwania będzie trwał co najmniej do 2025 r., jak przewidziano w umowie partnerstwa podpisanej przez konsorcjum EYWA. Coraz więcej krajów i chorób jest stopniowo włączanych do zintegrowanego systemu EYWA z wizją opracowania europejskiego/globalnego systemu wczesnego ostrzegania.

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: Model oparty na danych obserwacyjnych Ziemi dla prognozy obfitości komarów. Teledetekcja, 13(13), 2557. https://doi.org/10.3390/rs13132557

Parselia, E., Kontoes, C., Tsouni, A., Hadjichristodoulou, C., Kioutsioukis, I., Magiorkinis, G. & Stilianakis, N.I. Dane z obserwacji Ziemi satelitarnej w epidemiologicznym modelowaniu malarii, dengi i wirusa zachodniego Nilu: Przegląd zakresu. Zdalne zmysły. 2019, 11, 1862. https://doi.org/10.3390/rs11161862

Kioutsioukis, I., & Stilianakis, N. I. (2019). Ocena ryzyka przenoszenia wirusa Zachodniego Nilu na podstawie zależnego od pogody modelu epidemiologicznego i globalnych ram analizy wrażliwości. Acta tropica, 193, 129-141. https://doi.org/10.1016/j.actatropica.2019.03.003

Angelou, A., Kioutsioukis, I. & Stilianakis, N. I. (2021). Zależny od klimatu przestrzenny model epidemiologiczny ryzyka przenoszenia wirusa Zachodniego Nilu w skali lokalnej. „Jedno zdrowie”, tom 13, 2021, 100330. https://doi.org/10.1016/j.onehlt.2021.100330