2017年一系列的不幸事件导致南非最致命的疟疾季节超过十年之久。不合时宜地晚,暴雨创造了理想条件携带疟疾寄生虫的蚊子繁殖。测试套件和一个共同的抗疟药物的短缺意味着该国北东部林波波省的医院甚至都溢满了发烧的病人。人们报告说看到病人连接到静脉疟疾治疗和睡在医院地板由于缺乏床。

那一年,疟疾造成的死亡人数在南非是该国自2000年以来最高,和许多倍比它通常较低的平均。绝大多数国家是免费的从寄生虫病由于其气候和地理。在疟疾流行地区,与津巴布韦和莫桑比克边境附近几十年的控制工作,如杀虫剂喷洒,广泛的测试和治疗让疟疾的发病率较低。

然而,正如在2017年的情况,峰值出现。理解为什么,以及预测何时何地会发生,是南非的一个重要组成部分的努力消灭这种疾病在年底前十年,Jaishree拉曼说,他是抗疟疾耐药性监测和实验室主管疟疾运筹学在约翰内斯堡国家传染病研究所。研究人员正在试图了解疟疾感染模式通过造型,希望控制工作可以有针对性的最佳时间,降低感染和死亡的地方。“这样的疾病,如果你把它哪怕是轻微的,篮板和灾难性的影响,”拉曼说。

南非的疟疾的季节性模式。每年,流行地区的病例在10月开始构建,通常在1月和2月的夏季峰值,并对可能减弱。但是理解哪里、何时以及如何严重疟疾将罢工证明棘手的。疟疾传播是由复杂和相互关联的因素,包括湿度和温度,影响蚊子的行为;人类迁徙模式;和寻求卫生保健行为。

气候的贡献

很多工作已经感染到试图了解这些因素驱动模式。但映射和预测工具可以需要很长时间才能使它成为疾病控制实践,和一些可能永远不会这么做。“很多造型已经发表,但真正的影响是未知的,”路易吉Sedda说,英国兰开斯特大学空间流行病学家。2022年,他显示出风数据可以预测疟疾热点和superspreader位置在马拉维南部1。这项研究还没有发现在使用。Sedda属性这种新奇的技术使用在疟疾研究社区。

帕特里克·马提瑙气候动力学研究及其社会经济影响的日本地球科学和技术部门的横须贺,没有这样的等待。2022年,他利用机器学习开发了一个方法,预测疟疾疫情林波波河提前9个月2。团队的模型是基于在印度洋和太平洋海面温度。这是一个更可靠的长期预测的气候模式,推动疟疾比天气预报在南非的省份,这不能项目中遥遥领先。方法提供了预测在地区层面上,两个——Vhembe和莫帕尼,面积约20000平方公里,是特别感兴趣,因为他们的高疟疾的风险。

林波波河卫生部门现在使用预测,其他指标,其室内喷洒杀虫剂计划计划。然而,就像大多数模型,有其局限性。它只能预测何时会爆发发生在一个地区,而不是它的大小。事实上,尽管模型能够准确地预测2017年爆发林波波河,马提瑙说,天气预报就没有区分小爆发发生在2015年和2016年。为此,马提瑙认为其他因素比气候变化需要包括在内。迁移,例如,从莫桑比克种子可以在南非疟疾暴发。

完全覆盖

越来越敏感的建模工具试图把所有疟疾传播的相关因素。疟疾Atlas项目,自2006年以来一直运行,允许用户生成感染疟疾的风险地图和提供跟踪干预和提前计划的方法。但许多这样的工具操作在全球或区域的水平,而且可能不提供所需的分辨率的疟疾防治工作——这通常是由地方政府协调。

甚至可以有限的高分辨率预测在实践中使用。2019年,科学家使用数据从项目生产同比时间序列为撒哈拉以南非洲疟疾死亡率从2000年到2017年,下钻分辨率为5 5公里3。但有人质疑这些数据的实用指导目标规划模型中由于限制和缺乏优质区级数据来运行它。此外,疟疾流行被认为在尺度小于5公里相差很大。

近距离的戴着手套的手护士戳破一个女人的食指

护士测试疟疾在南非和莫桑比克边境,在那里疟疾是地方流行病。来源:Jacek Sopotnicki / imageBROKER /盖蒂

和可用的malaria-data-analysis模型只能到此为止。仍缺乏在非洲的疾病模型,并改善,这些工具,Sheetal Silal说疾病分析员在开普敦大学的建模与仿真中心,非洲(玛莎)。她单位刚刚开始了一个项目,建立一个malaria-modelling工具与大学的气候系统分析集团(CSAG)。该项目将嫁给传统的疾病与气候预测模型,并将目标非洲研究人员和政策制定者。Silal欢迎这一功能。“疟疾不知道边界,”她说。不管我们做什么都在南非影响我们的邻居,和我们的邻居做的任何事情,影响我们。

Silal工作的一个重要方面是造型干预措施的成本和比较它们与好处。这对确保资金控制规划是至关重要的,这在南非几乎完全是由政府提供的。项目和玛莎之间CSAG将添加一个气候透镜malaria-modelling Silal的单位已经做的工作,并将有助于告知国家的医疗保健计划。这些模型是复杂的,包括变量的可能性等人在一个特定的位置将寻求卫生保健的症状,他们可能会得到什么治疗,如果他们做的。

添加气候数据将使模型更加复杂,克里斯•林纳德表示在CSAG气候学家,Silal共同的五年项目资助的生物医学慈善机构Wellcome在伦敦。一个数据集可以看起来像它包含正确的信息,在正确的分辨率,为一个项目,但在他的经验,可能会有警告的方法,使数据完全不合适。这将创建一个“巨大的潜力”,错误和造型是一个潜在的浪费钱。

新工具的工作仍处于起步阶段。很大一部分的项目将接触潜在用户——包括建模者和那些希望将预测——更多地了解他们的需求。而不是一次性协商的方法,这将是一个持续的过程,丽莎·Aardenne说,他也在CSAG。根据她的经验,这样的合作创造更好,更持久的结果。“这混乱的,但它确实是有用的,”她说。

进入零

Silal,林纳德和van Aardenne希望他们的工具,它将从疟疾,但可以扩展到其他疾病——将有助于告知南非对消灭疟疾的路径。在该地区的八个国家,包括南非、莫桑比克和博茨瓦纳、旗帜下联合起来消灭8为了根除这种疾病在其境内,到2030年,Silal说。建立本地业务专长、玛莎正在领导一个项目来训练该地区的疾病模型,由比尔和梅林达•盖茨基金会在西雅图,华盛顿。“我们不仅仅是开发一个工具,我们的分析师也发展中一个充满活力的社区,”她说。

这样一个社区也将有用时分析长期气候变化趋势如何影响非洲南部消除疟疾的进程。在莫桑比克,例如,疟疾地区预计将增加以前不适合传播,如高海拔地区与马拉维边界。更大的可变性在莫桑比克的降雨也可能会导致疟疾的传播越来越变量和不可预测的。模型可以适应当地,当地的人可以运行它们,还需要理解这些变化。

南非也是一样,尽管目前尚不清楚是否改变气候模式在中国将帮助或损害其抗击疟疾。预计整个国家变得更加干燥,气候模型的东西将损害大多数携带疟疾寄生虫的蚊子。即使南非流行地区,已经炎热和潮湿,甚至变得更炎热、潮湿,干燥的部分国家,体验寒冷的冬天可能会阻止任何重大扩张疾病的南部和西部,罗勒布鲁克说的矢量控制参考实验室在国家传染病研究所。

然而,疟疾发病率和风险可能大幅增加,并扩大在更广阔的区域,如果南非的疟疾防治计划失败,他指出。疾病可能不会蔓延到一个新的领域,它可能回到此前的领域问题。“这一预测是警告按蚊蚊子是非常灵活的,所以我们不能排除的可能性,他们可能适应干燥和寒冷的气候,”布鲁克补充道。

非洲的疟疾模型面临的众多问题说明大陆面临的挑战,在达到零疟疾病例。然而,大多数这些领域都希望这是可以做到的——他们希望南非和其他低发生率国家在非洲疟疾流行地带的边缘寻找灵感。国家,如南非、纳米比亚和博茨瓦纳可宝贵的试验场消除努力在其他地方,拉曼说。“如果你能消灭疟疾低负担的国家,”她说,“这是证据的概念,你可以在非洲的其他国家。”