הדמיה עוצמתית של העברת H5N1 על פני 35,974 עדרי ארה"ב מראה כי הנגיף נפוץ בהרבה ממה שדווח, ומגבה קריאות דחופות למעקב טוב יותר על חווה ובקרת מחלות חזקה יותר.
לימוד: מודל מתמטי של העברת שפעת H5N1 בבקר החלב האמריקני. קרדיט תמונה: קלרה בסטיאן / Shutterstock
במחקר שנערך לאחרונה בכתב העת תקשורת טבעהחוקרים פיתחו ובדקו מודל העברת מטאפופוליציה סטוכסטית חדשה כדי לחזות את הסולם, את הנתונים האפידמיולוגיים החשובים ביותר, ואת המדינות בסיכון הגבוה ביותר במגפת שפעת העופות H5N1 המתמשכת בבקר החלב האמריקני. הדגם מדמה את העברת H5N1 בין 35,974 עדרים בארצות הברית, כאשר תנועת בקר הודיעה על ידי תפוקות הסתברותיות ממודל תנועת בעלי החיים האמריקני (USAMM) ומאומתת באמצעות תעודות בינלאומיות של נתוני בדיקה וטרינרית.
ממצאי המודל צופים כי למדינות החוף המערבי יש את הנטל הגבוה ביותר למחלות, כאשר אריזונה וויסקונסין בסיכון הגבוה ביותר להתפרצויות עתידיות. המחקר מדגיש פערים במערכות מעקב ביולוגיות ביולוגיות ומציע כי התפרצויות חלב נמצאות בתחזית 2025, ומחייבות התערבויות דחופות העוסקות בפערים אלה.
רֶקַע
תעשיית החלב של ארצות הברית (ארה"ב) מייצגת חלק משמעותי מהתמ"ג של המדינה (3%). לצורך תפקודו השגרתי, התעשייה דורשת תנועה תכופה של 9 מיליון פרות החלב. לרוע המזל, נוהג זה תורם לעתים קרובות להעברת מחלות מועברות (כמו שפעת העופות) בין עדרי בקר מבודדים אחרת.
תעשיית החלב האמריקאית עומדת כיום בפני איום קשה – שפעת העופות הפתוגנית ביותר H5N1. ההתפרצות הביאה את המחלה לאור הזרקורים מחוות בטקסס, קנזס וניו מקסיקו (פברואר 2024). עד דצמבר 2024, התפרצות זו נשפכה ל -720 זיהומים בעדר בקר ו -35 זיהומים אנושיים ברחבי ארה"ב. מחקרים פילוגנטיים אחרונים וניתוחים מבניים על זן H5N1 האחראי מראים כי מוטציה יחידה ספציפית יכולה להספיק בכדי לאפשר קשירת קולטנים אנושיים, מה שמעורר חששות לגבי המאגר הנגיפי החלב במדינה ולהגדיל את הסיכון להתאמה נגיפית לבני אדם.
לרוע המזל, לא קיימים הערכות מחקריות לגבי גודל מגיפת H5N1 או תחזיות של נקודות חמות עתידיות.
"בהתפרצויות קודמות של מחלות שור, כמו אנצפלופתיה ספוגית שור ומחלות כף רגל ופה בבריטניה, תגובות בריאות הציבור נעזרו באופן משמעותי על ידי דוגמנות מחקרים כדי להעריך את שיעורי הדיווח הנמוך, לא הוסברו על מנגנוני אפידמיולוגית מפתח, וכימותו את ההשפעה של מדיניות שליטה. מאמץ כזה.
על המחקר
המחקר הנוכחי עוסק בפערי ידע אלה על ידי תכנון ופיתוח מודל העברת מטאפופוליציה סטוכסטית (SEIR) כדי לדמות שידור H5N1 ב 9,308,707 פרות חלב (35,974 עדרים) ברחבי ארה"ב היבשתית (48 מדינות; 2022 נתוני מפקד). הוא משתמש בגישה של סינתזת עדות בייסית כדי להעריך פרמטרים אפידמיולוגיים המתאימים להתפרצויות מדווחות.
הדמיית המודל נפתחה על ידי הדבקת חמש פרות בטקסס על בסיס ניתוחים פילוגנטיים המצביעים על שפיכה ראשונית בדצמבר 2023, כאשר זריעה נוספת משקפת התפרצויות מדווחות מוקדמות. נדידת בקר בין עדרים הוערכה באמצעות פונקציית הסתברות המחושבת באמצעות נתונים ממודל תנועת בעלי החיים האמריקני (USAMM). פרמטרי הדגם היו מתאימים באמצעות הדמיות Markov Monte Carlo.
יעדי המודל היו להעריך את הגודל הראוי של מגיפת H5N1, להעריך את ההשפעות של מדדי ההפחתה הנוכחיים על התפרצויות עתידיות, לזהות נתונים אפידמיולוגיים קריטיים הנדרשים כדי להתכונן להתפרצויות עתידיות ולחזות נקודות חמות התפרצות עתידיות.
ממצאי לימוד
דגמי דינמיקה של זיהום (SEIR) חשופים לחשוף חשוף (SEIR) (20,000 הדמיות סטוכסטיות) חשפו כי מרבית זיהומי ה- H5N1 הנוכחיים בבקר חלב מרוכזים לאורך החוף המערבי במדינה. בעוד שהמודל נצפה כמעריך יתר על המידה את צפיפות המקרים בכמה התפרצויות חזויות (טקסס, אוהיו וניו מקסיקו), הדגם הדמיע בהצלחה התפרצויות עבור מדינות עם דיווח תכוף כמו קליפורניה, אם כי הוא הערכה יתר על המידה התפרצויות במצבים אחרים במצבים אחרים (טקסס, אוהיו, ומקסיקו).
באופן מדאיג, רק 16 מתוך 26 המדינות בהן המודל הצביע על רוב ההדמיות יראו התפרצות H5N1 עד ה -2 בדצמבר 2024, דיווחו למעשה על אחת מהן, מה שמרמז על מידה גבוהה של דיווח תחת. אריזונה וויסקונסין צפויים להפוך לנקודות חמות עתידיות של התפרצויות H5N1. אינדיאנה ופלורידה נמצאים גם הם בסיכון משמעותי להתפרצויות H5N1.
חקירות של אמצעי הפחתה הנוכחיים מגלות כי אינן מספיקות לשליטה, הרבה פחות הפוכה, את שכיחות H5N1 במדינה. ראוי לציין כי מדד ההפחתה הנוכחי היחיד שנאכף על פני מדינות הוא בודק בקר מיוצא (הקרנת עד 30 פרות/עדר עבור H5N1). תחזיות המודל חשפו כי הגדלת ההקרנה הזו אפילו ל 100 פרות/עדר תביא לירידה קלה בהתפרצויות הממוצעות ולא תשנה באופן מהותי את מסלול המגיפה.
ראוי לציין כי מודל זיהום SEIR אינו מהווה מאגרים ויראליים זואונוטיים אחרים בתחזיות מודל. מגיפת שפעת העופות המתמשכת והאפשרות של ציפורים אלה שמדביקות בקר עלולות להחמיר את תחזיות המודל.
מסקנות
המחקר הנוכחי ומודל SEIR שהוא מציע מציעים כי הדיווחים הנוכחיים על שכיחותם של דלקות בקר חלב H5N1 הם ייצוג תת -ייצוג של הריכוז האמיתי של המחלה בארצות הברית. התערבויות בהעברה נוכחיות נגד H5N1 אינן מספיקות כדי למנוע התפרצויות נוספות לאורך 2025. בסיכון הגבוה ביותר להתפרצויות עתידיות, אריזונה, ויסקונסין, פלורידה ואינדיאנה דורשות מאמצי מעקב נוספים.
"עלייה משמעותית בבדיקה נדרשת בדחיפות להפחית את חוסר הוודאות של תחזיות המודל ולספק למקבלי ההחלטות תמונה מדויקת יותר של הסולם האמיתי של המגיפה הלאומית."
