Beregn epidemier og pandemier?

Ny modell for beregning av verdensomspennende spredning av sykdom

13/12/2013

Fugleinfluensa, svineinfluensa, SARS, EHEC - Nye humane patogener posere i dag i lys av globale nettverk er ofte risikoen for en pandemi. „Den globale spredning av patogener kan ha alvorlige helse-, sosiale og økonomiske konsekvenser og er en stor utfordring for befolkningens helse“, rapportere Robert Koch Institute (RKI) og Humboldt University of Berlin i en felles pressemelding. For å bestemme mulige utbredelsesveier av slike globale bølger av infeksjon, forskere ledet av Dirk Brockmann, professor ved Humboldt-universitetet i Berlin og prosjekt teamleder ved RKI, har en ny metode for epidemiologisk modellering utviklet som i dagens utgave av det vitenskapelige tidsskriftet „vitenskap“ under tittelen „Den skjulte geometrien av komplekse, nettverksdrevne smittefenomener“ presenteres.

Med støtte fra forskere fra ETH Zürich (Swiss Federal Institute of Technology Zürich), ble det utviklet en ny matematisk teori, „som forbedrer forståelsen av global sykdomspredning“, så meldingen til RKI og Humboldt University. Dette vil være „skjult geometri av globale epidemier“ synlig. Modellen tillater både tilbakevendende utsagn og prognoser for forplantningsbanene. For eksempel kan opprinnelsen til sykdommer bli nærmere bestemt i fremtiden og samtidig forutsi når en epidemi er sannsynlig å nå visse steder i verden. Generelt er datasimuleringer som forutsier spredning av sykdom - ligner på moderne værmeldinger - „ekstremt kompleks og krever nøyaktig kjennskap til sykdomspesifikke egenskaper, som ennå ikke er kjent, spesielt i nye patogener“, rapportere Humboldt University og RKI.

Effektiv fjerning avgjørende for sykdomspredning
Tidligere modeller for sykdomsspredning har en vesentlig svakhet, som de vanligvis jobber med geografiske avstander, men er ikke lenger relevant i henhold til uttalelser fra Brockmann og kollegene i dag. „Fra Frankfurt, for eksempel, er andre store byer som London eller New York egentlig ikke lenger unna enn geografisk nære steder som Bremen eller Leipzig“, så stillingen til forskerne. De har derfor i sin modell den geografiske avstanden gjennom „effektive avstander“ erstattet, noe som resulterer i eksempelet på flytrafikk direkte fra flytrafikknettets reisestrøm. „Reiser mange mennesker fra A til B, så er den effektive avstanden fra A til B liten, få mennesker reiser, den effektive avstanden er flott“, forklar forskerne. Det globale flytrafikknettverket forbinder mer enn 4 000 flyplasser over hele verden med over 25 000 direkte forbindelser, ifølge forskere. Over tre milliarder passasjerer blir transportert hvert år og dekker over 14 milliarder kilometer per dag, ifølge Brockmann og kolleger.

Forutsi spredning av epidemier og bestemme opprinnelsesstedet
Dagens mobilitetsforhold fører ofte til ekstremt rask global spredning av patogener. Under pesten spredt i det 14. århundre i Europa som en enhetlig bølge foran fra sør til nord med en hastighet på fire til fem kilometer per dag, nå moderne epidemier mellom 100 og 400 kilometer i dag, forklarte Brockmann. Modellen har imidlertid vist, „at, i motsetning til alle skikkelser, er moderne epidemier ikke fundamentalt forskjellig fra historiske mønstre av spredning.“ Spredningen er bare skjult av de endrede mobilitetsmønstrene. Hensynet til de geografiske spredningen mønstre av SARS (2003) og svineinfluensa (H1N1, 2009) med hjelp av sin nyutviklede teori har vist at fra „Komplekse spatiotemporale forplantningsmønstre blir vanlige, sirkulære bølgefronter som lett kan beskrives matematisk.“ Sykdomsutbredelseshastigheter kan således beregnes forholdsvis enkelt og det kan bestemmes, „når en bølgefront sannsynligvis kommer til et hvilket som helst sted i verden, eller hvor en infeksjonshendelse har startet“, så konklusjonen av forskerne. (Fp)

Bilde: Aka