Zarządzanie chorobami przenoszonymi przez komary za pośrednictwem EYWA: europejskie narzędzie wspierające organy ds. zdrowia publicznego w zapobieganiu epidemiom

Komary są przekaźnikami patogenów. Do najważniejszych chorób przenoszonych przez nie 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 wirusem WNV u ludzi i zwierząt odnotowano na różnych obszarach Grecji, co wiąże 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 szczytową liczbę zakażeń w 2018 r. w porównaniu z poprzednimi latami (WHO).
• Malaria przenoszona przez komary z rodzaju Anopheles;
• Chikungunya, gorączka denga i Zika, przenoszone do Europy przez komar Aedes albopictus, znany 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 przeżywalność i rozmnażanie wektorów, wpływając tym samym na przydatność siedliska, jego rozmieszczenie i liczebność; intensywność i czasowy wzorzec aktywności wektorów w ciągu roku oraz tempo rozwoju, przeżywalności i reprodukcji patogenów w obrębie wektorów. Zmiany klimatu już teraz wpływają 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 występowały 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 mnóstwie danych satelitarnych i danych in situ oraz najnowocześniejszych narzędziach technologicznych. Podstawową rolą systemu jest informowanie o działaniach krajowych organizacji zdrowia publicznego, kontrpodmiotów wektorowych i obywateli. Cele szczegółowe to: (i) zwiększenie gotowości systemów opieki zdrowotnej i opieki zdrowotnej oraz ich zdolności do wykrywania, monitorowania i kontrolowania obecnych i przyszłych zagrożeń dla zdrowia publicznego; (ii) zoptymalizowane zwalczanie 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 chorób układu mięśniowo-szkieletowego.

Bardziej szczegółowo ogólne cele Europejskiego Roku Wolontariatu są następujące:

• Jeśli chodzi o wizję strategiczną, celem EYWA jest radzenie sobie z ogniskami chorób układu mięśniowo-szkieletowego; niezawodnie wspierać usprawnione podejmowanie decyzji i przewidywanie środków kontroli wektorów, zapewniając oceny liczebności wektorów i ryzyka MBD; sporządzić wykaz norm UE w zakresie kontroli MBD; a także stale angażować kluczowe zainteresowane strony w Europie i na świecie.
• Jeśli chodzi o technologię, EYWA stara się udowodnić skuteczne zarządzanie dużymi danymi satelitarnymi i ich łączenie z danymi niezwiązanymi z EO z wielu źródeł (in situ, obywatel); prognozowanie ognisk MBD i poprawa oceny ryzyka dla zdrowia poprzez opracowanie skutecznych entomologicznych i epidemiologicznych modeli predykcyjnych opartych na danych, które działają w różnych skalach i horyzontach prognostycznych; a także dostarczać bazy danych przetwarzające ogromne ilości danych, interfejsy API zapewniające otwarty dostęp, a także platformę umożliwiającą swobodny i szeroki dostęp do danych.
• W dziedzinie nauki celem EYWA jest rozpowszechnianie generowanych 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 chorób układu mięśniowo-szkieletowego i ich ograniczania; zmniejszenie wpływu MBD na społeczności; optymalne zarządzanie zasobami komarów i kontrola wektorów (które są zwykle ograniczone); oraz określenie obszarów krytycznych, do których należy dotrzeć w celu poinformowania ludności o spodziewanych ogniskach choroby.

EYWA przekazuje i rozpowszechnia wiedzę naukową wspierającą otwarte dane i otwartą naukę za pomocą solidnego i wiarygodnego 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 roślinności różnicowej); zbiory danych klimatycznych i meteorologicznych (temperatura, opady) oraz ekologicznych. Źródła, w tym Copernicus, GEOSS i EEA, wykorzystano do opracowania modeli EYWA opartych na modelowaniu opartym na danych i dynamicznym.

Platforma internetowa EYWA zapewnia szereg usług dla dwóch różnych grup zainteresowanych stron:

Dla użytkowników publicznych:

• Przegląd powracającego problemu MBD w Europie, w tym wszystkich zgłoszonych przypadków wirusa Zachodniego Nilu, malarii, dengi, ziki i chikungunya od 2008 r. w krajach UE i krajach sąsiadujących z Europejskim Centrum ds. Zapobiegania i Kontroli Chorób (ECDC).
• Wykresy przedstawiające dane na temat całkowitej liczby zgłoszonych przypadków rocznie w podziale na państwa, w których EYWA prowadzi obecnie działalność.
• Wizualizacja sieci pułapek entomologicznych w całej Europie dla komarów biorących udział w przenoszeniu tych chorób (gatunkiCulex, Aedes albopictus i Anopheles wraz z legendą wyjaśniającą stałe i tymczasowe miejsca pułapek).

Aby ktoś mógł uzyskać dostęp do autoryzowanych przez użytkownika części platformy (tj. danych epidemiologicznych i prognoz ryzyka), musi odgrywać rolę instytucjonalną w kontekście kontroli choroby. Mogą skontaktować się z koordynatorem platformy z zamiarem uzyskania dostępu, a walne zgromadzenie 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 (przekaźnika 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 u ludzi:
  • Ogólny model dynamiczny stosowany na poziomie gminy/prowincji w Grecji i we Włoszech, zapewniający ryzyko wystąpienia przypadków zakażenia wirusem WNV u ludzi, a także medianę tygodni, w których wystąpiło zakażenie wirusem WNV.
  • Model oparty na danych przy wyższej rozdzielczości przestrzennej i model specyficzny dla danego miejsca przewidujący wsie/osiedla o rosnącym ryzyku WNV (tylko Grecja)

EYWA dostarcza decydentom miesięczne raporty, wskazując najnowsze dostępne dane epidemiologiczne, liczebność komarów w skali miesięcznej i tygodniowej za pomocą różnych modeli oraz szacowane ryzyko obecności wirusa Zachodniego Nilu u komarów i ludzi. W oparciu o te zgromadzone dane 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 we Włoszech w monitorowaniu obiegu patogenów poprzez ukierunkowane kontrole wyrywkowe i identyfikację wiosek wysokiego ryzyka w celu przeprowadzenia operacji kontrolnych, skutecznie zmniejszając liczbę przypadków zakażenia wirusem WNV u ludzi. Prognozy modelu są rozpowszechniane w sposób ciągły w okresie operacyjnym od maja do października za pośrednictwem platformy internetowej i specjalnych sprawozdań przesyłanych 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 osiedlanie się w zagrożonych wioskach i wewnątrz nich oraz uzupełniające kampanie uświadamiające dotyczące 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: prognozy dotyczące irytacji, instrukcje dotyczące zapobiegania i kontroli w zakresie 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 środkach sanitarnych i środkach ochrony osobistej. Istnieją plany rozszerzenia obszaru usług dla aplikacji.

Udział zainteresowanych stron jest kluczowym elementem projektu EYWA. Platforma EYWA jest prowadzona przez Narodowe Obserwatorium w Atenach (NOA), a jej działanie leży po stronie wszystkich wnoszących wkład partnerów. EYWA to efektywna akcja wolontariatu w całej Europie, angażująca 37 zainteresowanych stron w skali globalnej, które przyczyniają się do rozwoju współprojektowania. W latach 2019–2021 sieć rozszerzyła się o wiele zainteresowanych stron, w tym społeczność naukową, rządy, WHO, Instytut Roberta Kocha, przedsiębiorstwo zajmujące się modelowaniem katastrof AIR, Vector Control Research Centre (VCRC) z Indii i Komisję Europejską, tj. DG ECHO i Wspólne Centrum Badawcze, które prowadzi Epidemie: Projekt „Dynamika i kontrola” (EPICO), a także dotyczy 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 dostarczanie informacji zwrotnych, które mogą pomóc w ulepszeniu zarówno platformy, jak i modeli predykcyjnych; oraz (iii) wyznaczanie kluczowych kierunków projektu.

Otwartość ukierunkowuje wszystkie działania EYWA, będące strategiczną decyzją konsorcjum, na osiągnięcie jak największego wpływu i powiązań z inicjatywami UE/Global. Dane są otwarte i dostępne za pośrednictwem europejskiego centrum danych NextGEOSS i potencjalnie mogłyby być oferowane za pośrednictwem innych portali i infrastruktur UE z wykorzystaniem standardów otwartych 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 koordynacyjnemu, BEYOND Centre of EO Research and Satellite Remote Sensing of NOA, nagrodę EIC Horizon Prize za wczesne ostrzeganie o epidemiach. Nagrodę przyznano projektowi w wysokości 5 mln euro, ponieważ jest on wyrazem uznania dla sukcesu EYWA w przekształcaniu wiedzy naukowej w narzędzie decyzyjne wspierające zwalczanie chorób przenoszonych przez komary.

Model przewidywania obfitości komarów MAMOTH wykazał wysoką wydajność, elastyczność i zdolność adaptacji poprzez przeniesienie i zastosowanie w 5 regionach europejskich dla dwóch kolejnych gatunków komarów z wyjątkiem Culex. Model zwrócił wysoki poziom zaufania w przewidywaniu 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); CHIK, Dengue i transmisja 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 przez biurokrację, niechęć do włączania nowych narzędzi do procesu decyzyjnego i codziennych praktyk, a także przez inne priorytety gospodarcze i priorytety systemu opieki zdrowotnej wpływające na dostępność funduszy na badania naukowe i innowacje w zakresie chorób dokrewnych.

Stabilność finansowa EYWA jest zapewniona dzięki finansowaniu z bieżących projektów; bezpośrednie finansowanie instytucjonalne; oraz umów ramowych o świadczenie usług zawieranych przez partnerów w ramach ich konstytucyjnej i/lub biznesowej roli w dziedzinie organów MBD. Zgodnie z planem finansowym EYWA zabezpieczone finansowanie pokrywa 67 % łącznych wydatków w latach 2020–2025 na kontynuowanie działalności w pięciu zaangażowanych państwach. 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:

• Opracowywanie i publikowanie wiedzy pochodzącej ze zgromadzonych danych i modeli w odniesieniu do populacji komarów i prognozowanego ryzyka wystąpienia ognisk choroby przenoszonej przez komary.
• Ułatwienie optymalnego zarządzania sezonowo rozmieszczonymi zasobami i zdolnościami (inspektorzy polowi, analitycy i pojazdy, helikoptery i drony rozpylające, tysiące miejsc rozrodu komarów) poprzez wskazanie ukierunkowanych działań na rzecz wdrożenia w skali lokalnej, regionalnej i krajowej, 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” powiązanej z programem prac GEO na lata 2017–2019, w szczególności z działaniami Wspólnoty: Obserwacje Ziemi dla 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 wektorowych. Kontynuując i opierając się na tych wstępnych badaniach, opracowano platformę i modele predykcyjne, a projekt osiągnął status operacyjny w kwietniu 2020 r. w Grecji i we Włoszech. Począwszy od 2021 r. regiony we Francji, Niemczech i Serbii są wspierane w gromadzeniu danych i prognozowaniu modeli. 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). Matematyka: Model oparty na danych obserwacyjnych Ziemi do przewidywania 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. Satellite Earth Observation Data in Epidemiological Modeling of Malaria, Dengue and West Nile Virus: Przegląd zakresu. Zdalne czujniki. 2019, 11, 1862 r. https://doi.org/10.3390/rs11161862

Kioutsioukis, I., & Stilianakis, N. I. (2019). Ocena ryzyka przenoszenia wirusa Zachodniego Nilu z modelu epidemiologicznego zależnego od pogody 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. One Health, tom 13, 2021, 100330. https://doi.org/10.1016/j.onehlt.2021.100330