Beräkna epidemier och pandemier?

Ny modell för beräkning av världsomspännande sjukdomsspridning

13/12/2013

Aviär influensa, svininfluensa, SARS, EHEC - Nya mänskliga patogener idag hamnar ofta risken för en pandemi mot global anslutning. „Den globala spridningen av patogener kan ha allvarliga hälso-, sociala och ekonomiska konsekvenser och utgör en stor utmaning för befolkningens hälsa“, rapportera Robert Koch Institute (RKI) och Humboldt University of Berlin i ett gemensamt pressmeddelande. För att fastställa eventuella utbredningsvägar för sådana globala vågor av infektion, forskarna ledda av Dirk Brockmann, professor vid Humboldt-universitetet i Berlin och projektgruppen ledare vid RKI har en ny metod för epidemiologisk modellering utvecklats som i det senaste numret av den vetenskapliga tidskriften „Science“ under rubriken „Den dolda geometrin av komplexa, nätverksdrivna smittsamma fenomen“ presenteras.

Med stöd av forskare från ETH Zürich (Schweiziska federala tekniska institutet Zürich), hade en ny matematisk teori utvecklats, „som förbättrar förståelsen för global sjukdomsutbredning“, så meddelandet från RKI och Humboldt University. Detta kommer att vara „dold geometri av globala epidemier“ synliga. Modellen tillåter både retrospektiva uttalanden och prognoser för förökningsvägarna. Till exempel kan sjukdomars ursprung bestämmas mer exakt i framtiden och samtidigt förutsäga när en epidemi sannolikt kommer att nå vissa platser i världen. Allmänt är datasimuleringar som förutsäger spridningen av sjukdomar - liknar moderna väderprognoser - „extremt komplex och kräver den exakta kunskapen om sjukdomsspecifika egenskaper, som ännu inte är kända, särskilt i nya patogener“, rapportera Humboldt University och RKI.

Effektiv avlägsnande avgörande för sjukdomsutbredning
De nuvarande modellerna för spridningen av epidemier har en betydande svaghet, eftersom de vanligtvis arbetar med geografiska avstånd, som inte längre är relevanta idag, enligt uttalanden från Brockmann och kollegor. „Ur Frankfurtens perspektiv är exempelvis andra större städer som London eller New York inte längre längre än geografiskt nära platser som Bremen eller Leipzig“, så ställningen för forskarna. De har därför i sin modell det geografiska avståndet genom „effektiva avstånd“ ersatt, vilket resulterar i exemplet av flygtrafiken direkt från flygflödet i flygledningstjänsten. „Att resa många människor från A till B, då är det effektiva avståndet från A till B liten, få människor reser, det effektiva avståndet är bra“, förklara forskarna. Det globala flygtrafikenätet länkar mer än 4 000 flygplatser över hela världen med över 25 000 direkta förbindelser, enligt forskare. Över tre miljarder passagerare transporteras varje år och täcker över 14 miljarder kilometer per dag, enligt Brockmann och kollegor.

Förutsätta epidemins spridning och bestämma ursprungsorten
Dagens rörelseförhållanden resulterar ofta i extremt snabb global spridning av patogener. Under pesten sprids i den 14: e århundradet i Europa som ett enhetligt vågfront från söder till norr med en hastighet av fyra till fem kilometer per dag och nådde moderna epidemier mellan 100 och 400 kilometer per dag, förklarade Brockmann. Modellen har dock visat, „att i motsats till alla framträdanden skiljer sig moderna epidemier inte fundamentalt från historiska spridningsmönster.“ Spridningen döljs bara av de förändrade rörmönstren. Studien av de geografiska spridningsmönstren SARS (2003) och svininfluensan (H1N1; 2009) med hjälp av deras nyutvecklade teori har visat att „Komplexa spatiotemporala förökningsmönster blir vanliga cirkulära vågfronter som lätt kan beskrivas matematiskt.“ Sjukdomsutbredningshastigheten kunde således beräknas relativt enkelt och det kunde bestämmas, „när en vågfront kommer sannolikt att nå någon plats i världen, eller där en infektionshändelse har börjat“, så slutsatsen av forskarna. (Fp)

Bild: Aka