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:

• West Nile-feber och West Nile Neuroinvasive Disease, utlöst av West Nile Virus (WNV), nu endemisk i delar av Europa. Infektion med WNV hos människor och djur har registrerats i olika områden i Grekland, i samband med exceptionellt höga temperaturer i regionen under åren 2010–2014 och 2017–2019. Infektioner med WNV har dock också rapporterats i andra delar av Europa och nådde ett högsta antal 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 påverkar vektorernas överlevnads- och reproduktionsgrad, vilket framhålls av ECDC, och påverkar därmed livsmiljöns lämplighet, utbredning och abundans. Intensiteten och det tidsmässiga mönstret för vektoraktivitet under hela året och graden av utveckling, överlevnad och reproduktion av patogener inom vektorer. Spridningen och överföringen av vektorburna sjukdomar (VBD) påverkas redan av klimatförändringarna, eftersom myggpopulationer flyttar längre norrut i Europa som bär 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 vikten av system för tidig varning har ökat.

EYWA:s system för tidig varning bygger på en mängd satellitdata och fältdata samt toppmoderna tekniska verktyg. Systemets främsta uppgift är att informera de nationella folkhälsoorganisationerna, Vector Counter Actors och medborgarna om deras verksamhet. De specifika målen är följande: i) Förbättra hälso- och sjukvårdssystemens beredskap och förmåga att upptäcka, övervaka och kontrollera nuvarande och framtida hot mot folkhälsan. ii) Optimerad myggbekämpning genom stöd till intensiv entomologisk och epidemiologisk övervakning och förebyggande åtgärder för att begränsa spridningen av kött- och bensjukdomar i Europa. iii) Förbättrad information till EU-medborgarna om det komplexa hälsoproblemet med kött- och bensjukdomar.

Mer i detalj är EYWA:s övergripande mål följande:

• När det gäller den strategiska visionen syftar EYWA till att hantera utbrott av kött- och bensjukdomar. På ett tillförlitligt sätt stödja förbättrat beslutsfattande och föregripande av vektorkontrollåtgärder genom att tillhandahålla bedömningar av vektoröverflöd och MBD-risk. Upprätta en förteckning över EU-standarder för kontroll av MBD. samt kontinuerligt engagera viktiga intressenter i Europa och globalt.
• På teknikfronten strävar EYWA efter att bevisa en effektiv hantering av stora satellitdata och deras fusion med icke-EO-data från flera källor (på plats, medborgare). prognostisera utbrott av MBD och förbättra hälsoriskbedömningen genom att utveckla effektiva datadrivna entomologiska och epidemiologiska prediktiva modeller som fungerar över differensskalor och prognoshorisonter, samt leverera 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 strävar EYWA efter 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 gränsöverskridande vetenskapliga samarbete som främjar utvecklingen av nya verktyg och modeller på epidemiområdet.
• Slutligen, på det socioekonomiska planet, är det förväntade resultatet av EYWA att bidra till att förebygga och minska fall av MBD. minska effekterna av MBD i samhällena, utföra optimal hantering av resurserna för mygg- och vektorkontroll (som vanligtvis är begränsade); och identifiera kritiska områden att nå ut till för att informera befolkningen om förväntade sjukdomsutbrott.

EYWA kommunicerar och sprider vetenskaplig expertis till stöd för öppna data och öppen vetenskap genom ett robust och tillförlitligt verktyg i händerna på nationella och internationella folkhälsomyndigheter och organisationer: EYWA:s webbplattform.

Uppgifter från de fem europeiska länder som ingår i konsortiet (Frankrike, Tyskland, Grekland, Italien och Serbien) har hittills integrerats, bland annat följande: entomologiska, epidemiologiskt, Marktäckning (t.ex. vegetationsindex för normaliserad skillnad). klimatiska och meteorologiska (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 offentliga användare:

• Översikt över det nya problemet med MBD i Europa, inklusive det totala antalet 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 och land där EYWA för närvarande är i drift.
• Visualisering av det entomologiska fångstnätverket runt om i Europa för de myggor som är inblandade i överföringen av dessa sjukdomar (arter avsläktena Culex, Aedes albopictus och Anopheles, tillsammans med en legend som förklarar de permanenta och tillfälliga fångstplatserna).

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 för att få åtkomst och EYWA-konsortiets generalförsamling beslutar om de ska få åtkomst. Behöriga användare har tillgång till följande:

• Entomologiska data: tidsserier med entomologiska, miljörelaterade och meteorologiska data för varje fångstplats
• Epidemiologiska data: West Nile virus rapporterade fall från 2008 fram till nu
• Mosquito 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 myggpopulationsstorlek 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 anger risken 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 förutsäger byar/samhällen med ökad risk för WNV (endast Grekland)

EYWA tillhandahåller månatliga rapporter till beslutsfattare, med de senaste tillgängliga epidemiologiska uppgifterna, myggförekomsten på månads- och veckoskala via olika modeller och den uppskattade risken för förekomst av West Nile-virus hos myggor och 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 folkhälsomyndigheterna i fyra prefekturer i Grekland (Centralmakedonien, Thessalien, västra Grekland och Kreta) och Venetien i Italien att övervaka spridningen av patogener genom riktade stickprovskontroller och identifiering av byar med hög risk i syfte att genomföra kontrollinsatser och på ett effektivt sätt minska antalet fall av människor 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 intensivare larviciding runt och inuti byar i riskzonen och kompletterande informationskampanjer om personliga skyddsåtgärder. Under 2021 nådde de informationskampanjer som EYWA ledde i regionen Mellersta Makedonien i Grekland ut till över 31 000 hushåll genom besök från dörr till dörr och broschyrer.

Utöver de åtgärder som direkt genomfördes av EYWA utvecklades och lanserades mobilapplikationen Mosquito Vision, som bygger på EYWA-uppgifter, för att ge medborgarna enkel och omedelbar information, särskilt för utsatta befolkningsgrupper. Ansökan omfattar följande: Irritationsprognoser, förebyggande instruktioner och kontrollinstruktioner för personligt skydd och formulär för medborgare för att 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.

Berörda parters 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 utvecklingen av EYWA:s gemensamma utformning. Mellan 2019 och 2021 har nätverket utvidgats till att omfatta många intressenter som är intresserade av projektet, däribland forskarsamhället, regeringar, WHO, Robert Koch-institutet, katastrofmodelleringsföretaget AIR, Vector Control Research Centre (VCRC) i Indien och Europeiska kommissionen, dvs. GD ECHO och gemensamma forskningscentrumet, som driver Epidemics: Projektet Dynamics and Control (EPICO) tar även upp nya vektorburna sjukdomar.

Intressenterna är involverade i de flesta verksamheter genom: i) Insamling och analys av entomologiska data och data om patogener. 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 all EYWA-verksamhet, eftersom det är ett strategiskt beslut av konsortiet, för att uppnå största möjliga effekt och kopplingar till EU:s/globala initiativ. Uppgifterna är öppna och tillgängliga via den europeiska datahubben NextGEOSS och skulle eventuellt kunna erbjudas via andra portaler och EU-infrastrukturer med hjälp av öppna datastandarder, såsom GEOSS-portalen, Open Health Data, 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 framgångar med att omvandla vetenskaplig kunskap till ett beslutsverktyg som stöder bekämpningen av myggburna sjukdomar.

MAMOTH-modellen för förutsägelse av myggförekomst visade hög effektivitet, flexibilitet och anpassningsförmåga genom att överföras och tillämpas på fem europeiska regioner för ytterligare två myggarter utom Culex. Modellen gav en hög grad av tilltro till förutsägelsen 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). Överföring av malaria från Anopheles i Venetien (Italien). CHIK-, Dengue- och Zika-överföring 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 sårbarhetsproblemen 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 för ekonomin och hälso- och sjukvårdssystemet som påverkar tillgången till medel för forskning och innovation om VBD.

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

Fördelarna med projektet ligger i följande:

• Utveckla och publicera kunskap som härrör från insamlade data och modeller när det gäller myggpopulationen och prognostiserade risker för utbrott av myggburna sjukdomar.
• Underlätta en optimal förvaltning av de säsongsbetonade 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, vilket potentiellt kan spara hundratals miljoner euro för insatserna.

EYWA har utvecklats inom ramen för EuroGEO:s aktionsgrupp Earth Observation for Epidemics of Vector-borne Diseases (jordobservation för epidemier av vektorburna sjukdomar) som är kopplad till arbetsprogrammet för GEO 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 utredning kring tillgängliga projekt och forskning inom området Vector Borne Diseases. För att gå vidare och bygga vidare på denna inledande forskning utvecklades plattformen och de prediktiva modellerna, och projektet uppnådde operativ status i april 2020 i Grekland och Italien. Från och med 2021 har regioner i Frankrike, Tyskland och Serbien fått stöd för datainsamling och modellprognoser. Från och med 2022 kommer nya icke-europeiska anläggningar i Elfenbenskusten och Thailand att läggas till på plattformen.

Utvecklingen av EYWA är en kontinuerlig åtgärd och dess beräknade verksamhetsperiod kommer att pågå åtminstone fram till 2025, i enlighet med den partnerskapsöverenskommelse som undertecknats av EYWA-konsortiet. Fler länder och sjukdomar inkluderas gradvis 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 myggöverflödsprognos. 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 översiktlig granskning. Fjärranalys. 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 känslighetsanalysram. 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