Вчені з громадського здоров’я зі Школи громадського здоров’я імені Мейлмана Колумбійського університету використовували передові комп’ютерні симуляції, щоб простежити, як пандемія грипу H1N1 2009 року та пандемія COVID-19 2020 року поширювалися по Сполучених Штатах. Їхні результати показують, як швидко можуть поширюватися респіраторні пандемії та чому їх зупинити на ранній стадії так складно. Опубліковане в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences, дослідження є першим, яке безпосередньо порівнює, як ці дві пандемії поширювалися через мегаполіси США.
Обидва спалахи мали серйозні наслідки у Сполучених Штатах. Пандемія грипу H1N1 2009 року призвела до 274 304 госпіталізацій та 12 469 смертей. Пандемія COVID-19 була ще більш руйнівною, наразі зареєстровано 1,2 мільйона підтверджених смертей.
Моделювання поширення по містах
Дослідники мали на меті зрозуміти, як ці пандемії поширювалися географічно, щоб покращити планування майбутніх спалахів. Для цього вони поєднали детальну інформацію про те, як поширюється кожен вірус, з комп’ютерними моделями, які враховували авіаперельоти, щоденні поїздки на роботу та можливість надзвичайних подій. Їхній аналіз зосередився на понад трьохстах мегаполісах по всій території США.
Швидке поширення до ранніх попереджень
Симуляції показали, що обидві пандемії вже широко поширювалися в більшості мегаполісів протягом лише кількох тижнів. Ця широка передача часто відбувалася до раннього виявлення випадків або вжиття заходів реагування уряду. Хоча H1N1 та COVID-19 поширювалися різними маршрутами між місцями, обидва покладалися на спільні центри передачі, включаючи великі мегаполіси, такі як Нью-Йорк та Атланта. Авіаперельоти відігравали набагато більшу роль, ніж поїздки на роботу, у сприянні цьому швидкому поширенню. Водночас, непередбачувані схеми передачі додали значної невизначеності, що ускладнило передбачення місць виникнення спалахів у режимі реального часу.
«Швидке та невизначене поширення пандемій грипу H1N1 2009 року та COVID-19 2020 року підкреслює проблеми своєчасного виявлення та контролю. Розширення охоплення моніторингом стічних вод у поєднанні з ефективним контролем інфекцій потенційно може уповільнити початкове поширення майбутніх пандемій», — каже старший автор дослідження, Сен Пей, доктор філософії, доцент кафедри екологічних наук у Колумбійській школі Мейлмана.
Спостереження за стічними водами та готовність до пандемії
Попередні дослідження підкреслили цінність спостереження за стічними водами як інструменту раннього попередження. Це нове дослідження додає додаткове підтвердження, показуючи, що розширення моніторингу стічних вод може відігравати важливу роль у покращенні готовності до пандемії та уповільненні ранньої передачі.
Уроки після H1N1 та COVID-19
Окрім реконструкції поширення двох останніх пандемій, дослідники розробили гнучку структуру, яку можна використовувати для вивчення ранніх стадій інших спалахів. Хоча пересування людей, особливо авіаперельоти, є основним фактором поширення пандемії, команда зазначає, що інші фактори також впливають на те, як розгортаються спалахи. До них належать демографічні показники населення, шкільні календарі, зимові канікули та погодні умови.
Першим автором дослідження є Реньцюань Чжан, Даляньський технологічний університет, Далянь, Китай. Серед інших авторів – Руй Ден та Сітун Лю з Даляньського технологічного університету; Цін Яо та Джеффрі Шаман з Колумбійського університету; Браян Т. Гренфелл з Принстона; та Сесіль Вібу з Національних інститутів охорони здоров’я.
Понад десять років Джеффрі Шаман та його колеги, включаючи Сен Пея, працювали над удосконаленням методів відстеження та моделювання поширення інфекційних захворювань, таких як грип та COVID-19. Їхні інструменти прогнозування в режимі реального часу оцінюють, як швидко розвиваються спалахи, де вони, ймовірно, поширюватимуться та коли вони можуть досягти піку, допомагаючи керувати процесом прийняття рішень у сфері охорони здоров’я.
