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科学者が気候モデルを使用して蚊媒介性疾患の発生を予測する方法

土壌に溜まった卵の塊から噴出する蚊の群れよりも大きな脅威をもたらす自然現象はほとんどありません。 これらの血に飢えた脅威は、ジカ、西ナイル、マラリアなどの多くの病気を媒介し、蚊を世界で最も致命的な動物にします。

蚊が媒介する病気は何十億人もの人々を脅かし、病気は生物学と地理的にさまざまですが、すべてではないにしてもほとんどが気候変動によって悪化しています。 科学者たちは、温暖化の世界がより多くの蚊と病気の広がりを招き、今後60年間でさらに10億人を脅かすと予測しています。 しかし、長期的な予測に基づいて行動することは困難であり、公衆衛生の専門家は、短期的な予測が今日の人々の命を救うためのプログラムをより適切に開始できると信じています。

過去20年間、気象パターンを研究する科学者は、リアルタイムデータが昆虫が地面から出現する数週間または数か月前に蚊媒介性疾患の発生を予測するのにどのように役立つかをまとめました。 これらのツールは、数百万人の死を防ぎ、モンスーンやその他の雨のサイクルを追跡して、蚊のhatch化イベントを予測するメカニズムを提供します。

「これらの問題は否定できないと思います」と、国立海洋大気庁(NOAA)の気候と健康のリーダーであるJuli Trtanj氏は言います。 温暖な気温、より頻繁な干ばつ、壊滅的な山火事、強力なハリケーンは公衆衛生に重大な影響を及ぼします。季節ごとの何百万もの蚊の発生は、天候パターンに関係しており、おそらくそれらすべての公衆衛生上の最大のリスクです。 「事実は、それを観察できるということです。 予測できます。 そして、それについて何かする必要があります。」

発生は一瞬で起こります。 ネッタイシマカによって運ばれるジカウイルスは、2015年だけで100万人以上に感染しました。 衰弱性のチクングニアウイルスの毎年の発生は、しばしば何百万人にも影響を及ぼします。 東アフリカでは、さまざまな種類のネッタイシマカネッタイシマカネッタイシマカ )が、リフトバレーフィーバー(RFV)の季節的な発生で人間と家畜を脅かしています。

雨季の終わり頃に、これらの蚊は浅い草地、またはダンボに卵を産みます。 翌年、数か月にわたる豪雨がその地域に洪水を起こすと、それらの卵はバッチでhatch化を始め、何百万もの潜在的な病気のキャリアの一定した流れを維持します。

生まれた蚊 一般的な家の蚊( アカイエカ )幼虫。 (DeAgostini / Getty Images)

NASAの地球科学部門の研究科学者であるAssaf Anyambaにとって、降雨によるアウトブレイクの主な原因は、エルニーニョ気候パターンです。 1997年、Anyambaは、エルニーニョの暖かいサイクル(およびラニーニャの冷たいサイクル)が蚊媒介性疾患の急増とどのように関連するかを研究し始めました。

彼と彼のチーム(NASA、NOAA、国防総省、農務省を含むコラボレーション)は大量のデータを収集しました。 彼らは、陸と海の表面温度を追跡し、予想される気候パターンと気象観測に従い、降雨を計算するために衛星画像を使用しました(鮮やかな緑の植生は、水が豊富な土地の明確な兆候です)。 これらのすべてのメトリックは、リフトバレーフィーバーの発生のリスクがある地域を特定できる単一のツールにまとめられました。 2006年、RVFモニターは最初の予測を行いました。

「このようなことは、手足に出て予測を出すためだけに試みられたことがありませんでした」とAnyambaは言います。 エルニーニョ状態が強いことをツールが検出したことに基づいて、米国は2006年9月にRVFのリスクが高いことを東アフリカ諸国に警告しました。 」

結局のところ、彼らは何かに熱中していました。 その年の11月までに、この地域の科学者はウイルスを確認しました。 チームのツールは、それが現れる数ヶ月前に病気をうまく予測しました。 Anyambaは、成功の一部は堅実な科学に起因し、他の部分は強力な国際関係に起因すると考えています。 地方政府と国際社会は、そうでなければ差し迫った大流行に対応する2か月前に、救命リソースを動員しました。

雨の地図 異常に高い(青)または低い(赤)降雨の地域を示す地図。 降雨量が多いと、RVFのリスクが高くなります。 干ばつはデング熱、ジカ、チクングニアのリスクに関連しています。 (Assaf Anyamba et al。/ Nature Scientific Reports 9.1930(2019))

研究グループは、蚊の予測ツールの改良を続け、公衆衛生の世界における国際関係がさらに発展しました。 Anyambaは、2006年の予測は成功した「概念実証」であったが、世界規模で目標を設定したと述べています。

2014年と2015年に、チームは1950年以来3つの最強のエルニーニョシステムの1つになるものを検出しました。彼らは世界的に警告を発し、バングラデシュのマラリア、東アフリカのRVF、ブラジルのデング熱とジカなどの病気の警報を発しました(西半球のエルニーニョによる高温と干ばつが発生を引き起こす可能性があります)。

RVFの場合、7つの機関が協力して、新しいモデルに基づいた初めての「新興の健康リスク通知」を発行しました。 「このようにすれば、2016年にリフトバレーフィーバーが発生することはありません。発生することはないからです」とTrtanj氏は当時言いました。

ダンボが殺到しました。 蚊が現れました。 しかし、人間と家畜は東アフリカで救われました。 Anyambaによると、政府は動物の予防接種とアウトリーチについて積極的でした。 「彼らはメッセージを真剣に受け止めました」と彼は言います。 「これは、官僚がタイムリーに情報を取り込むとき、何が起こるかを教えてくれます。」

西側では、ニジェールで105症例のRVFが検出され、28人が死亡しました。 疾病予防の違いは、明確な政府のリソースと対応に起因する可能性が高い。

羊 ケニアのナイロビに近いルイルの農場の羊。 2007年、気候モデルはRVFの発生を予測するのに役立ちましたが、人間と家畜は依然として影響を受けていました。 2016年、このモデルはアウトブレイクを完全に防止するのに役立ちました。 (Ken LinthicumおよびAssaf Anyamba)

Trtanjは、国際的なパートナーシップの重要性を強調しています。 「それは信頼を築くことです」と彼女は言います。 科学に自信を持つことは一つのことですが、科学を行動に変えるために必要な重要な制度的関係を発展させるには何年もかかります。 公教育キャンペーンも不可欠です。 ケニアでは、WHOはラジオ放送に資金を提供し、地元の人々に警告し、病気の家畜の肉に注意を促しました。 それでも、彼らは絶え間ない病気の監視と報告を改善できると信じています。

世界保健機関によると、世界の75億人の半分以上が蚊媒介性疾患のリスクにさらされています。 これらの病気の多くは、蚊の同じ属に関係しています。 AnyambaとTrtanjは、気候変動を利用してこの巨大な世界的負担を軽減することを想定しています。

「ここでの全体的なアイデアは、実際にあなたが病気を完全に排除できるようになるということではありません」とAnyamba氏は言います。 「しかし、基本的には管理と最小化が可能です。」

Anyambaのチームは、過去3年間、ジカ、デング熱、チクングニア熱を媒介するネッタイシマカの病気を予測することに焦点を移しました。 彼らは人工知能を使用して、衛星画像、気候と気象観測、人口密度、リアルタイムのアウトブレイクレポートからデータを吸収し、すべてチクングニアのアウトブレイクの危険がある地域を特定しています。 CHIKRiskと呼ばれるアプリは、今年後半に公開されるDoDの防衛脅威低減機関とのパートナーシップで開発されています。

「私たちが世界で持っているデータ、観察、モデリングの能力には、病気の発生にまだ驚いている理由はありません」とTrtanj氏は言います。 「もっとよく知る必要があります。 もっとうまくやれる 私たちはまだ平足で捕まるべきではありません。」

科学者が気候モデルを使用して蚊媒介性疾患の発生を予測する方法