Hantering av myggburen sjukdom genom EYWA: ett europeiskt verktyg för att stödja folkhälsomyndigheterna i arbetet med att förebygga epidemier

Myggor är sändare av patogener. De viktigaste sjukdomarna, som överförs via dem i Europa och orsakar stora folkhälsoproblem, är följande:

• West Nile Fever och West Nile Neuroinvasive Disease, utlöst av West Nile Virus (WNV), nu endemisk i delar av Europa. WNV-infektion hos människor och djur har registrerats i olika delar av Grekland, i samband med exceptionellt höga temperaturer i regionen under åren 2010–2014 och 2017–2019. WNV-infektioner har dock också rapporterats i andra delar av Europa och nådde ett toppantal infektioner 2018 jämfört med tidigare år (WHO).
• Malaria som överförs av myggor av släktet Anopheles.
• Chikungunya, Denguefeber och Zika, överförs till Europa av Aedes albopictus mygga, känd som tigermyggan. Mellan 2018 och 2021 rapporterades över 3 000 fall av denguefeber i Europa (i Kroatien, Spanien, Frankrike, Italien och Portugal).

Väderförhållandena, som framhålls av ECDC, påverkar vektorernas överlevnads- och reproduktionshastighet, vilket påverkar livsmiljöernas lämplighet, utbredning och abundans. vektoraktivitetens intensitet och tidsmönster under hela året samt utvecklings-, överlevnads- och reproduktionshastigheten för patogener inom vektorer. Spridningen och överföringen av vektorburna sjukdomar påverkas redan av klimatförändringarna, eftersom myggpopulationer flyttar längre norrut i Europa och transporterar patogener till platser där de inte var tidigare.

Under de senaste två årtiondena har särskilda åtgärder och metoder antagits för att bekämpa dessa sjukdomar, och betydelsen av system för tidig varning har ökat.

EYWA:s system för tidig varning bygger på en uppsjö av satellitdata och fältdata samt toppmoderna tekniska verktyg. Systemets främsta uppgift är att informera de nationella folkhälsoorganisationerna, vektorräknarna och medborgarna om deras verksamhet. De särskilda målen är följande: i) Förbättra hälso- och sjukvårdssystemens beredskap och deras förmåga att upptäcka, övervaka och kontrollera nuvarande och framtida hot mot folkhälsan. ii) optimerad myggbekämpning genom att stödja intensiv entomologisk och epidemiologisk övervakning och vidta förebyggande åtgärder för att begränsa spridningen av MBD i Europa, iii) Förbättrad information till EU-medborgarna om MBD:s komplexa hälsoproblem.

Mer i detalj är de övergripande målen för EYWA följande:

• När det gäller den strategiska visionen syftar EYWA till att hantera utbrott av MBD. På ett tillförlitligt sätt stödja ett förbättrat beslutsfattande och föregripande av åtgärder för vektorkontroll genom att tillhandahålla bedömningar av förekomsten av vektorer och risken för MBD. upprätta en förteckning över EU-standarder för MBD-kontroll, samt kontinuerligt engagera viktiga intressenter i Europa och globalt.
• På teknikfronten strävar EYWA efter att bevisa en effektiv hantering av storsatellitdata och deras sammansmältning med icke-EO-data från flera källor (in situ, medborgare). prognostisera utbrott av MBD och förbättra bedömningen av hälsorisker genom att utveckla effektiva datadrivna entomologiska och epidemiologiska prediktiva modeller som fungerar över olika skalor och prognoshorisonter, samt tillhandahålla databaser som hanterar stora mängder data, API:er som ger öppen åtkomst samt en plattform som gör data tillgängliga fritt och brett.
• På det vetenskapliga området syftar EYWA till att sprida de genererade data, resultat och immateriella rättigheter som ska utnyttjas av forskare och innovatörer i nationella och internationella forskningsprojekt, och även stödja det transnationella vetenskapliga samarbete som främjar utvecklingen av nya verktyg och modeller på epidemiområdet.
• På det socioekonomiska planet kommer det förväntade resultatet av EYWA att bidra till att förebygga och minska antalet fall av MBD. minska effekterna av MBD i samhällena, utföra optimal hantering av resurserna för mygg- och vektorkontroll (som vanligtvis är begränsade); samt identifiera kritiska områden att nå ut till för att informera befolkningen om förväntade sjukdomsutbrott.

EYWA kommunicerar och sprider vetenskaplig expertis som stöder öppna data och öppen vetenskap genom ett robust och tillförlitligt verktyg i händerna på nationella och internationella folkhälsomyndigheter och organisationer: webbplattformen för EYWA.

Uppgifter från de fem europeiska länder som ingår i konsortiet (Frankrike, Tyskland, Grekland, Italien och Serbien) har hittills integrerats, bland annat följande: entomologiska, epidemiologiska, Marktäcke (t.ex. det normaliserade differensvegetationsindexet). klimat- och meteorologiska dataset (temperatur, nederbörd) och ekologiska dataset. Källor som Copernicus, GEOSS och EEA användes för att utveckla EYWA:s modeller baserade på datadriven och dynamisk modellering.

Genom EYWA:s webbplattform tillhandahålls ett antal tjänster för två olika intressentgrupper:

För allmänheten:

• Översikt över det återkommande problemet med MBD i Europa, inklusive totala rapporterade fall av West Nile-virus, malaria, denguefeber, zika och chikungunya från 2008 i EU-länderna och grannländerna från Europeiska centrumet för förebyggande och kontroll av sjukdomar (ECDC).
• Diagram med uppgifter om det totala antalet rapporterade fall per år per land där EYWA för närvarande är i drift.
• Visualisering av det entomologiska nätet runt om i Europa för de myggor som är inblandade i överföringen av dessa sjukdomar (arter som Culex, Aedes albopictus och Anopheles, tillsammans med en legend som förklarar de permanenta och tillfälliga fällorna).

För att någon ska få tillgång till de användargodkända delarna av plattformen (dvs. epidemiologiska data och riskprognoser) måste de ha en institutionell roll i samband med sjukdomsbekämpning. De kan kontakta plattformens samordnare i avsikt att få tillträde och generalförsamlingen för EYWA-konsortiet beslutar om de ska få tillträde. Behöriga användare kan få tillgång till

• Entomologiska uppgifter: Tidsserier med entomologiska, miljömässiga och meteorologiska data för varje fångstplats.
• Epidemiologiska data: West Nile-viruset rapporterade fall från 2008 till nu
• Mygga överflöd förutsägelse för Culex (sändare av West Nile Virus) för Grekland, Serbien, Italien, Frankrike och Tyskland, Aedes albopictus för Frankrike och Anopheles för Italien. Den datadrivna modellen förutsäger en storlek på myggpopulationen vid varje fångstplats (var 15: e av 30 dagar) och vid varje bosättning (varje vecka).
• Riskprognos för mänskliga fall:
  • Generisk dynamisk modell som tillämpas på kommun-/provinsnivå i Grekland och Italien och som ger risk för fall av WNV hos människor samt medianvärdet för de undantagna veckorna av WNV-överföring.
  • Datadriven modell med högre rumslig upplösning och platsspecifik modell som förutspår byar/bosättningar med ökad risk för WNV (endast Grekland)

EYWA tillhandahåller månatliga rapporter till beslutsfattare med de senaste tillgängliga epidemiologiska uppgifterna, myggmängden på månads- och veckoskala via olika modeller och den uppskattade risken för förekomst av West Nile-virus i myggor och hos människor. På grundval av dessa insamlade uppgifter utnyttjar personuppgiftsansvariga och folkhälsomyndigheter riskkartorna för att omorganisera utbyggnaden av övervakningsnätverk och processer för att rikta begränsningsåtgärder på lokal nivå.

EYWA:s modeller och verktyg har hjälpt folkhälsomyndigheter i fyra prefekturer i Grekland (Centralmakedonien, Thessalien, västra Grekland och Kreta) och Venetien (Italien) att övervaka spridningen av patogener genom riktade stickprovskontroller och identifiering av byar med hög risk för att kunna genomföra kontrollinsatser, vilket effektivt minskar antalet fall där människor lever med WNV. Modellprognoserna sprids kontinuerligt under hela verksamhetsperioden mellan maj och oktober via webbplattformen och särskilda rapporter skickas direkt till myndigheterna för att underlätta deras myggbekämpningsåtgärder.

Dessutom stödde MIMESIS- och BAR-prognoserna kompletterande förebyggande åtgärder, såsom mer intensiv larviciding runt och inuti riskutsatta byar, och kompletterande kampanjer för att öka medvetenheten om personliga skyddsåtgärder. Under 2021 nådde de informationskampanjer som leddes av EYWA i regionen Mellersta Makedonien i Grekland ut till mer än 31 000 hushåll genom besök från dörr till dörr och broschyrer.

Utöver de åtgärder som genomfördes direkt av EYWA utvecklades och lanserades mobilapplikationen Mosquito Vision, som bygger på EYWA-data, för att ge medborgarna enkel och omedelbar information, särskilt för utsatta befolkningsgrupper. Ansökan omfattar: prognoser för störningar, förebyggande och kontrollinstruktioner för personligt skydd och formulär där medborgarna kan informera om angrepp och föreslå potentiella hotspots. Den kan också användas av medborgarna för att kontakta de berörda vetenskapliga organen. Appen användes ursprungligen i de fyra regionerna i Grekland, där den informerade tusentals medborgare i över 2400 byar om sanitet och personliga skyddsåtgärder. Det finns planer på att utöka serviceområdet för applikationen.

Intressenternas deltagande är en viktig del av EYWA-projektet. EYWA-plattformen är värd för Atens nationella observatorium (NOA) och dess verksamhet ligger hos alla bidragande partner. EYWA är en resultatinriktad insats för volontärarbete i hela Europa som engagerar 37 intressenter på global nivå som bidrar till dess gemensamma utveckling. Mellan 2019 och 2021 har nätverket utvidgats till att omfatta många intressenter som är intresserade av projektet, däribland forskarsamhället, regeringar, WHO, Robert Koch Institute, AIR catastrophe modelling company, Vector Control Research Centre (VCRC) i Indien och Europeiska kommissionen, dvs. GD Echo och gemensamma forskningscentrumet, som driver epidemierna: Projektet Dynamics and Control (EPICO) tar också upp nya vektorburna sjukdomar.

Berörda parter deltar i de flesta insatser genom följande: i) insamling och analys av entomologiska och patogena data, ii) Analys av resultaten genom återkoppling som kan bidra till att förbättra både plattformen och de prediktiva modellerna. och iii) tillhandahålla kritiska riktlinjer för projektet.

Öppenhet vägleder alla EYWA-aktiviteter, som är ett strategiskt beslut av konsortiet, för att uppnå största möjliga effekt och kopplingar till EU/globala initiativ. Data är öppna och tillgängliga via det europeiska NextGEOSS-datanavet och skulle eventuellt kunna erbjudas via andra portaler och EU-infrastrukturer med hjälp av standarder för öppna data, såsom GEOSS-portalen, öppna hälsodata, Data Europa och Climate ADAPT.

I början av 2022 tilldelade Europeiska innovationsrådet EYWA och dess samordningspartner, BEYOND Centre of EO Research and Satellite Remote Sensing of NOA, EIC Horizon Prize on Early Warning for Epidemics. Priset belönade projektet med 5 miljoner euro eftersom det erkänner EYWA:s framgång med att omvandla vetenskaplig kunskap till ett beslutsverktyg som stöder bekämpningen av myggburna sjukdomar.

MAMOTH-modellen för förutsägelse av myggöverskott visade hög effektivitet, flexibilitet och anpassningsförmåga genom att överföras och tillämpas på fem europeiska regioner för ytterligare två myggarter utom Culex. Modellen återgav höga nivåer av förtroende för förutsägelse av myggpopulationer för de olika kombinationerna av regioner / landskap och myggor: T.ex. för WNV-överföring från Culex i Veneto (Italien), Vojvodina (Serbien) och Baden-Württemberg (Tyskland). Malariaöverföring från Anopheles i Venetien (Italien). Överföring av CHIK, Dengue och Zika från Aedes albopictus på Korsika och Grand Est (Frankrike).

Det är dock viktigt att också notera vissa begränsningar i EYWA-projektet. För det första varierar systemets känslighet och noggrannhet i olika geografiska sammanhang och skalor. De specifika lokala och regionala prioriteringarna och sårbarhetsfrågorna kanske inte identifieras noggrant och exakt. För det andra kan användningen av verktygen begränsas av byråkrati, ovilja att integrera nya verktyg i beslutsfattandet och den dagliga praxisen samt av andra prioriteringar inom ekonomin och hälso- och sjukvårdssystemet som påverkar tillgången till medel för forskning och innovation på området för biologisk mångfald.

EYWA:s finansiella hållbarhet säkerställs genom finansiering från pågående projekt. direkt institutionell finansiering, och ramavtal för tjänster som drivs av partnerna som en del av deras konstitutionella och/eller affärsmässiga roll på området för MBD-myndigheter. Enligt EYWA:s finansieringsplan täcker den säkrade finansieringen 67 % av de totala kostnaderna under perioden 2020–2025 för att fortsätta verksamheten i de fem berörda länderna. Ytterligare finansiering förväntas komma genom andra konkurrensutsatta ramar och tredjepartsfinansiering (t.ex. förvaltningsfonder, Horisont Europa, Sammanhållningsfonden).

Fördelarna med projektet är följande:

• Utveckla och publicera kunskap som härrör från insamlade data och modeller när det gäller myggpopulationen och prognostiserade risker för utbrott av myggor.
• Underlätta en optimal förvaltning av de säsongsmässigt utplacerade resurserna och kapaciteten (fältinspektörer, analytiker och fordon, besprutning av helikoptrar och drönare, tusentals mygguppfödningsplatser) genom att ange riktade åtgärder för genomförande på lokal, regional och nationell nivå , och därmed potentiellt spara hundratals miljoner euro för verksamheten.

EYWA har utvecklats inom ramen för EuroGEO:s aktionsgrupp ”Earth Observation for Epidemics of Vector-borne Diseases” med koppling till GEO:s arbetsprogram för 2017–2019, särskilt med gemenskapens verksamhet: Jordobservationer för hälsa (EO4HEALTH), som omfattar vektorburna infektionssjukdomar, Copernicus atmosfärövervakningstjänst (CAMS) och Copernicus klimatförändringstjänst (C3S).

EYWA startade 2018 med en inledande undersökning kring tillgängliga projekt och forskning inom Vector Borne Diseases. För att gå vidare och bygga vidare på denna inledande forskning utvecklades plattformen och de prediktiva modellerna, och projektet fick operativ status i april 2020 i Grekland och Italien. Från och med 2021 har regioner i Frankrike, Tyskland och Serbien fått stöd i datainsamling och modellprognoser. Från och med 2022 kommer nya icke-europeiska platser i Elfenbenskusten och Thailand att läggas till plattformen.

Utvecklingen av EYWA är en kontinuerlig åtgärd och dess beräknade varaktighet kommer att pågå åtminstone fram till 2025, i enlighet med den partnerskapsöverenskommelse som undertecknats av EYWA-konsortiet. Fler länder och sjukdomar inkluderas successivt i det integrerade EYWA-systemet med visionen att utveckla ett europeiskt/globalt system för tidig varning.

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: En jordobservationsdatadriven modell för myggans överflödsprognos. Fjärranalys, 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: En scoring-översyn. Remote Sens. 2019, 11, 1862. https://doi.org/10.3390/rs11161862

Kioutsioukis, I., & Stilianakis, N. I. (2019). Bedömning av risken för överföring av West Nile-virus från en väderberoende epidemiologisk modell och en global ram för känslighetsanalys. Acta tropica, 193, 129–141. https://doi.org/10.1016/j.actatropica.2019.03.003

Angelou, A., Kioutsioukis, I. & Stilianakis, N. I. (2021). En klimatberoende rumslig epidemiologisk modell för överföringsrisken för West Nile-virus på lokal nivå. One Health, volym 13, 2021, 100330. https://doi.org/10.1016/j.onehlt.2021.100330