RVF og andre nye infektionssygdomme i Øst- og Centralafrika

STUDIE-BAGGRUND

Regionen Øst- og Centralafrika (ECA) repræsenterer et unikt miljø til at undersøge RVF-virusvedligeholdelse og -overførsel, da det har rapporteret det største antal RVF-epidemier. Nylige undersøgelser har identificeret hotspots karakteriseret ved vedvarende lave niveauer af virusinfektioner hos mennesker og husdyr under de inter-epidemiiske perioder (IEP'er).

Selvom får har størst risiko for alvorlig sygdom, er hvordan virus-vært-interaktioner adskiller sig mellem dyrearter et område for yderligere forskning. Seroprevalens- og forekomstundersøgelser af dyrelivet, husdyr, menneskelig grænseflade er også vigtige for at forstå arten af ​​transmission på tværs af arter. Vores undersøgelse vil undersøge den folkesundhedstrussel, som RVFV udgør under IEP'er ved at bestemme byrden af ​​sygdomme hos mennesker og husdyr, og graden af ​​vedvarende viral transmission i dyrearter under kryptiske cyklusser. Dette vil blive udført gennem overvågning blandt mennesker, husdyr og dyreliv. Forståelse af virusvedligeholdelse, især i miljøet, vektorer og dyrelivspopulationer, vil hjælpe med at identificere potentielle risikofaktorer for RVFV-infektion for at forhindre fremtidige udbrud.

Mens sygdomsforekomst blandt dyr ofte kan gå ubemærket hen på grund af utilstrækkelige dyreovervågningssystemer og lave niveauer af dyreabort, kan menneskelig sygdom være den første indikation på, at RVF-virusamplifikation forekommer ved høje niveauer i en bestemt region. Desuden kan forståelsen af ​​de sociale aspekter af sygdomsoverførsel gennem menneskelige undersøgelser, der udforsker menneskelig adfærd og kulturel praksis, der fører til direkte eksponering for inficeret dyreblod, væv, sekreter og udskillelser, give værdifuld information til sygdomsudslip af dynamik. Yderligere viden om, hvordan veje for menneskelig eksponering f.eks. gennem myggestik eller kontakt med inficerede animalske produkter påvirke immunresponset og sygdomsudfald er påkrævet. Dette vil øge den globale indsats for at forberede og forhindre mulig spredning af RVF-sygdom til nye regioner.

Mens RVF kan være en underdiagnosticeret årsag til febril sygdom i ECA-regionen, er det vigtigt at overveje forekomsten af ​​andre ukendte eller udiagnosticerede infektionssygdomme. Alvorlig klinisk sygdom på grund af en række patogener hos mennesker eller dyr savnes højst sandsynligt i omgivelser, hvor adgangen til sundhedsvæsenet er begrænset og diagnostik knappe. Navnlig rapporterer adskillige undersøgelser fra regionen lave niveauer af hospitalsbesøg, især blandt marginaliserede samfund, herunder dem i fjerntliggende landdistrikter med tørre områder, som har få sundhedsfaciliteter og dårligt fungerende transportinfrastruktur, der fraråder at rejse lange afstande for at få adgang til sundhedspleje. Over en tredjedel af formodede infektionssygdomme blandt mennesker forbliver udiagnosticerede, selv når der udføres betydelige tests; således afslører mange retrospektive undersøgelser af nye patogener tilfælde i regionen, der fandt sted længe før patogenet blev identificeret og epidemier rapporteret.

HYPOTESE OG MÅL

Hypotese og mål

Vores arbejdshypotese er, at RVF-virus, der vedligeholdes gennem kryptisk hvirveldyr-myg-cykling i inter-epidemiperioder, er en væsentlig byrde for folkesundheden. Det overordnede mål er at bestemme den folkesundhedstrussel, som RVF-virus udgør under IEP'er i Øst- og Centralafrika-regionen og identificere potentielle muligheder for forebyggelses- og kontrolstrategier for at reducere sandsynligheden for større udbrud.

Primære mål

(i) Bestem, om lavniveau RVF-virustransmission og sygdom blandt eller mellem dyr og mennesker forekommer i de inter-epidemiiske perioder (IEP'er)

(ii) Udfør detaljeret nichemodellering af RVF højrisiko- og lavrisiko-økologier for at bestemme de vigtige økologiske risikofaktorer forbundet med persistens af RVF-virus og gentagelse af udbrud hos dyr og mennesker

(iii) Undersøg virkningen af ​​klimaændringer på RVF permissive økologier og dens effekt på RVF virus transmission

Sekundært mål

(iv) Udføre patogenopdagelse på prøver af mennesker, husdyr og vilde dyr indsamlet fra ECA-lande for at identificere andre cirkulerende nye infektiøse patogener, som er af epidemisk eller pandemisk potentiale.

DESIGN OG METODOLOGI

Vi vil udføre feltstudierne i fire lande som anført nedenfor, men med den forståelse, at andre nye RVF-hotspots i regionen kan tilføjes.

(i) Tana-floden, Marsabit, Isiolo og Murangá amter i Kenya (ii) Kabale, Rubanda og Isingiro-distrikterne i Uganda (iii) Nord- og Sydkivu-provinserne i DRC (iv) Ethvert andet sted i de 4 lande, der er et RVF-hotspot eller websted for

STUDIEPROCEDURER

1. Indenfor og ambulante sundhedsinstitutionsbaserede undersøgelser:

   Vi vil udføre et 2-årigt hospitalsbaseret studie på hvert sted for at bestemme byrden af ​​RVF-infektioner hos mennesker, risikofaktorer forbundet med infektion og sygdommens sværhedsgrad under IEP'er. En stikprøvestørrelse på 707-1.500 menneskelige deltagere vil blive rekrutteret over de 2 år på hvert sted, baseret på antagelser om RVFV-seroprævalens. På hvert sundhedscenter vil der blive etableret longitudinel akut febril sygdom (AFI) overvågning. Patienter, både voksne og børn, der har haft akut feber eller rapporteret feber inden for de sidste 4 uger, vil blive inkluderet prospektivt over en periode på to år for at fange sæsonbestemt variation. Vi vil fokusere på tilfælde af udifferentieret feber, derfor vil personer med en klart defineret klinisk sygdom, for eksempel malaria, en akut øvre luftvejsinfektion eller urinvejsinfektion blive udelukket. Imidlertid vil tyve procent af prøver fra patienter, der tester positive for malaria ved hurtig diagnostisk test eller blodudstrygning, blive inkluderet i undersøgelsen, da der er fælles risikofaktorer for både malaria- og RVF-infektion. En klinisk anamnese og fysisk undersøgelse foretaget af en klinisk betjent/sygeplejerske på stedet vil give oplysninger om kliniske manifestationer og sværhedsgraden af ​​sygdommen. Patienter, der samtykker, vil blive indskrevet, serum opsamlet og testet for RVFV RNA og IgM og IgG antistoffer. Rekonvalescent serum vil blive indsamlet 4 uger efter datoen for registrering for RVFV-antistoffer. Derudover kan personen kontaktes for at give blodprøver op til 24 måneder efter tilmelding til analyse af perifere blodmononukleære celler (PBMC'er). Prøverne vil også blive testet for anden ætiologi for akut febril sygdom, herunder brucellose, q-feber, coronavirus og potentielt andre nye og nye patogener ved hjælp af molekylære metoder. Ved hjælp af et standardspørgeskema vil vi indsamle oplysninger om kontakt med husdyr, herunder hjælp til fødsel, slagtning, håndtering af huder og skind og indtagelse af rå mælk eller blod. Der vil også blive indsamlet data om kontakt med dyreliv, herunder at spise bush meat.

2. Fællesskabsundersøgelser:

   For at bestemme sygdomsbyrden hos husdyr vil der blive udført 2 - 6 tværsnitsundersøgelser på hvert sted over 5 år, primært i regntiden. Kvægprøvestørrelsen, forudsat en gennemsnitlig RVF-seroprevalens på 4%, præcision på 2%, konfidensniveau på 95% og kraft på mindst 80% er 369 dyr pr. undersøgelse. For at tage højde for besætningsklynger er en designeffekt på 1,5 inkluderet for i alt 554 dyr pr. lokalitet for hver undersøgelse. Antallet af kvæg, får, geder vil blive udvalgt i forhold til dyrearternes populationsstørrelse i området. Hvor der ikke er tilgængelige dyretællinger i et område, vil antallet af dyr pr. art blive fordelt ligeligt (ca. 185 dyr af hver art). På Marsabit-stedet vil kameler blive inkluderet. I starten af ​​undersøgelsen vil vi udvikle en stikprøveramme for antallet af husstande på undersøgelsesstedet. For at give en geografisk repræsentativ stikprøve vil husstande blive tilfældigt udvalgt fra undersøgelsesstedet. Dyrenes race, hvad enten den er eksotisk eller indfødt, vil blive fanget. Blodprøver fra husdyr vil blive indsamlet og testet for RVFV RNA og antivirale IgM- og IgG-antistoffer.

   Husstandsmedlemmerne på de udvalgte feltsteder vil blive inkluderet i en seroprevalens (og sero-konvertering) undersøgelse for at kunne forbinde dyr, vektor og human infektion. Alle samtykkede husstandsmedlemmer vil blive inkluderet. Hver deltager vil give en prøve til serologisk analyse, og social adfærd vil blive vurderet ved hjælp af standardspørgeskemaet - for at indsamle information om kontakt med husdyr, herunder hjælp til fødsel, slagtning, håndtering af huder og skind og indtagelse af rå mælk eller blod. Der vil også blive indsamlet data om kontakt med dyreliv, herunder at spise bush meat.

3. Slagteristudier:

   Prøveudtagning af kvæg og geder vil også blive udført på slagterier i Goma. De fleste af disse dyr stammer fra nabolandene. Får, der sjældent slagtes på Goma, vil også blive udtaget, når det er muligt. Slagteriprøvetagning vil blive gennemført ved samme lejlighed med husdyrprøvetagning. Alle prøverne analyseret ved hjælp af serologiske og molekylære teknikker til påvisning af anti-RVFV-antistoffer og RVFV-nukleinsyre.

4. Udtagning af dyreliv:

   Praktisk prøveudtagning af vilde dyr vil blive udført i markområderne eller nærliggende nationale bevaringsområder i Kenya, Uganda, Tanzania og DRC. Primært blod-/serumprøver indsamlet af dyrelivsbetjente under overvågning af dyresygdomme og/eller translokation; og blod/serum og vævsprøver fra døde eller dræbte vilde dyr vil blive indsamlet. Vi vil også indhente arkiverede prøver fra disse steder. Prøverne vil blive testet for RVF RNA og antistoffer og for opdagelse af patogener for at påvise andre cirkulerende nye patogener.

5. Vektorundersøgelser:

   Vores tilgang til at undersøge vektorers rolle i kryptiske cyklusser under IEP'er vil blive styret af det faktum, at kun en lille del af myggene normalt er inficeret, selv under epidemier. For at identificere, hvilke områder der skal testes for tilstedeværelse af inficerede myg, vil vi derfor fortolke akutte RVFV-infektioner (tilstedeværelse af viralt RNA) som et mål for tilstedeværelsen af ​​inficerede myg og myg-til-hvirveldyr transmission. I disse områder med akut RVFV-infektion vil vi indsamle og teste myggebassiner i de lokale græsningsområder og husholdninger under husdyrprøvetagning, identificere arten og teste for RVFV RNA.

   Da det er vanskeligt at etablere kolonier af de kendte RVF-vektorer, Aedes mcintoshi og Aedes ochraceus, til laboratorieundersøgelser, vil vi udføre egnethedsundersøgelser på området ved hjælp af to tilgange. For det første vil æg og larver af myg blive indsamlet i løbet af den lange (april - juli) og korte (oktober - november) regn fra damboer beliggende i lav højde på alle fem feltsteder i Kenya, Uganda, Tanzania og DRC, og geokoder registreret i områder omkring undersøgelsesstedet, der har jordtyperne solonetz, planosol, solonchak eller vertisol. Larver i 3., 4. stadie og pupper vil blive opsamlet ved hjælp af dypper i plastposer med hvirvelpakning til transport (i kølebokse) til laboratoriet. Når de er i laboratoriet, vil de umodne blive opdrættet til voksne og derefter identificeret morfologisk. Voksne myg omkring dambo-habitater vil blive prøvet ved hjælp af lugt-lokkede fælder, herunder samlinger af dem, der hviler på vegetation ved hjælp af rygsæksugere til eventuel transport og sortering efter sted og art. De fysisk-kemiske egenskaber af vand fra udvalgte damboer vil blive bestemt og jordtyperne identificeret. Vand fra hver af damboerne vil blive genstand for headspace flygtige fangst og kemiske analyser for at identificere potentielle æglægningssignaler til eventuel udvikling af værktøjer til overvågning af gravide myggekohorter.

   Til vektortilpasningsundersøgelser vil A. mcintoshi og A. okkeraceous myg indsamlet fra de fem feltsteder blive udsat for de forventede temperaturer og nedbørs-/vandforhold og deres tilpasningsevne vurderet. Vurdering af tilpasningsevne vil omfatte observationer af overordnet overlevelse, ægoverlevelse, ændringer i bidevaner, fodringspræferencer og hvileadfærd i et kontrolleret miljø.

6. RVF-modelleringsundersøgelser:

   Modelleringsstudier understøtter RVFV-transmission under IEP'er i områder forbundet med RVF-epidemier. Undersøgelserne forudsiger, at den kontinuerlige cykling af RVFV er drevet af tilstedeværelsen af ​​myggevektorer hele året (men varierende tætheder) og hurtig omsætning af husdyrpopulationer, især får, geder og kvæg for at opretholde den høje besætningsmodtagelighed, der kræves for nye infektioner. Vi vil bruge matematisk modellering til at forudsige tidslinjerne og placeringen af ​​store RVF menneske- og husdyrepidemier; disse data vil igen styre forebyggelses- og kontrolindsatsen. Vi vil undersøge, hvorfor der er områder med RVF-cirkulation, men ingen synlige menneskelige infektioner i betragtning af, at nogle af disse områder støder op til områder, hvor epidemier forekommer. Dette er vigtigt, da det er muligt, at RVFV, der cirkulerer i lave niveauer, har potentialet til at forårsage menneskelige epidemier under El Nino-begivenheder. Menneske-, husdyr- og vektordata fra alle feltsteder, der udfører RVFV-transmissionsundersøgelser, vil blive indført i modellen. Modelparametre vil blive optimeret ved at tilpasse simuleringer til feltobservationer (f.eks. seroprevalensdata hos mennesker eller husdyr) ved hjælp af Bayesianske inferensteknikker (f.eks. MCMC og POMP modeller). Sammenlignende analyse af alle undersøgelsessteder vil hjælpe med at belyse de faktorer, der er forbundet med RVFV-transmission og fremkomst. Modellen vil inddrage data fra områder forbundet med RVFV-epidemier (f.eks. Tana-floden i Kenya og Kabale-distriktet i Uganda), og områder, hvor viruscirkulation er tydelig, men ingen epidemier har fundet sted (f.eks. Udzungwa-bjergene i Tanzania) for at forstå forskelle i transmissionsdynamik. Disse data kan give ny indsigt i epidemisk risiko. Komparativ analyse vil se på den rumlige-tidsmæssige heterogenitet af transmission i de fire lande. Andre vigtige data, der skal indsamles fra vores feltstudier og publiceret litteratur omfatter vektorarter/vektortæthed/vektor RVFV-positivitet, dyrs tilstedeværelse/dyretæthed/dyr RVFV-positivitet, menneske-dyr-kontakt, populationstæthed/populationspositivitet, spektrum af sygdomspræsentation og sværhedsgrad, co-cirkulation af andre arbovira og genetisk karakterisering af RVFV i forskellige områder.

7. Test af arkiverede prøver:

Denne tilgang vil blive brugt i DRC ved hjælp af prøver indsamlet fra følgende undersøgelser:

Undersøgelse A: Et tværsnitsstudie inklusive ambulante akutte febersyndromer hos både børn og voksne, mellem november 2015 og juni 2016 i Kinshasa, DRC: 342 patienter i alderen 2 til 68 år blev inkluderet. Undersøgelsen blev registreret i et offentligt depot (https://www.clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02656862); og finansieret under rammeaftale mellem Institut for Tropisk Medicin og det belgiske udviklingssamarbejde og Vlaamse Interuniversitaire Raad - Universitaire Ontwikkelingssamenwerking (VLIR-UOS, Grant reference ZRDC2014MP083). Disse prøver vil blive analyseret ved hjælp af serologiske og molekylære teknikker til påvisning af anti-RVF-antistoffer eller RVFV-nukleinsyre.

Undersøgelse B: Arkiverede prøver blev indsamlet fra kvæg og geder i Goma-slagterier og i kvægfarme i Nord-Kivu-provinsen i 2017. Nogle af disse dyr stammer fra nabolande og giver nyttige materialer til at vurdere risikoen for RVFV-cirkulation i regionen. Serologiske og molekylære teknikker vil blive brugt til påvisning af anti-RVF-antistoffer og RVFV-nukleinsyre.

Undersøgelse C: Arkiverede prøver indsamlet fra vilde dyr i Virunga Park og opbevaret på Veterinærlaboratoriet i Goma vil blive screenet for tilstedeværelsen af ​​anti-RVF-antistoffer og RVFV-nukleinsyre. De fleste af disse prøver stammede fra ikke-menneskelige primater opvokset i tæt kontakt med den lokale befolkning. Sådanne prøver vil give nyttige oplysninger om cirkulationen af ​​RVF ved grænsefladen mellem vildt dyr og menneske i vildtparken.