UiT-forsker med gjennombrudd: Modell kan forutsi omfanget av dengue-epidemier


Nå kan helsemyndighetene i rammede land bli bedre rustet til å ta vare på befolkningen når epidemier som dengue slår til. Matematikk var løsningen!

Myggen som smitter mennesker med dengue, Aedes albopictus . Foto: Colorbox

I en ny artikkel i tidsskriftet Nature Communications presenterer matematiker Martin Rypdal fra UiT og kollega George Sugihara fra University of California en ny ide om at man ved å studere hva som skjer i sommermånedene, kan forutsi omfanget av sykdomsutbrudd i høysesongen. 

Professor Martin Rypdal fra Institutt for matematikk og statistikk står bak dengue-gjennombruddet. Foto: privat

Dette «gjennombruddet» kom som et resultat av en type matematisk tilnærming som matematikk- og fysikkmiljøet vi ved UiT har frontet i lang tid. Dette er generelle ideer som jeg lærte som student ved UiT, og som vi lærer videre til studentene våre i dag, forteller Martin Rypdal.   

Ideen tar utgangspunkt i en generell matematisk struktur i likninger som beskriver hvordan en smittsom sykdom sprer seg i en befolkning. 

Kompleks modell blir enkel

– De siste tiårene er det forsket mye på matematiske og statistiske metoder for å gjøre slike prediksjoner for ulike epidemier, forteller professor Martin Rypdal fra Institutt for matematikk og statistikk.

Det er utviklet modeller som tar høyde for klimatiske variasjoner, demografi og virusevolusjon. For dengue kommer hele økosystemet til de smittebærende myggartene også i betraktning.  

Det var som om matematikken selv løste problemet med mange forklaringsvariabler ved å lage en enkeltvariabel for dem alle, sier Sugihara. Det komplekse maskineriet blir lagt sammen i variabelen, som beskriver hvordan hvordan sykdommen varierer i lavsesongen, noe som gjør at vi kan forutsi fremtidige utbrudd, sier han.      

George Sugihara fra Scripss Institution of Oceanography ved University of California, har sammen med Rypdal kommet frem til dengue-modellen. Foto: Sugihara
– Selv om alle disse faktorene er vesentlige, så vil ikke nødvendigvis modeller med mange forklarings-variabler gi bedre forutsigbarhet enn litt enklere modeller, sier Rypdal.
Men i motsetning til andre metoder, så avhenger ikke denne ideen av detaljene i disse likningene. Dermed unngår man problemet med mange usikre parametere, og vi oppnår forbedrede prediksjoner.

Testet modell i Puerto Rico

– Hvis lavsesongen for dengue er stabil, altså at antall syke ikke varierer veldig fra uke til uke, så blir utbruddet i høysesongen det påfølgende året mindre alvorlig.

Hvis lavsesongen er ustabil, at antall syke varierer veldig fra uke til uke eller måned til måned, så vil omfanget av det følgende utbruddet i høysesongen bli mye større, forteller Rypdal.

Dengue

Virussykdom som finnes i tropiske strøk.

Dengue er en vektorbåret sykdom, spredt fra mygg i Aedes-familien. 

Skyldes dengue-viruset av Flaviviridae-familien. 

Dengue gir hurtig inn-settende høy feber, sterke smerter i armer og bein, sterk hodepine og en rekke andre symptomer. Det fins per idag ingen behandling, men symp-tomer kan lindres.

Vanligvis ukomplisert forløp, men sjelden komplikasjon er dengue hemoragisk feber (DHF) og denguesjokk. Dette kan være livstruende.

Dengue forekommer ikke i Norge.

Etter at forskerne så at modellen stemte, så fant Rypdal og Sugihara en praktisk måte å estimere stabilitet ut ifra en tidsrekke med data over ukentlige dengue-tilfeller og testet modellen på faktiske data fra San Juan, Puerto Rico, som har unike langtidsrekker med data fra folkehelse statistikker av dengue-utbrudd. Forskerne fant ut at San Juans folkehelsestatistikker over 25 år matchet det modellen forutsa. 

Kan forhindre dødsfall

Virussykdommer som influensa og dengue rammer millioner mennesker hvert år og fører til hundretusenvis av dødsfall. Dengue overføres mellom mennesker via mygg, og er utbredt i tropiske områder. Influensa, som smitter direkte mellom mennesker, er utbredt over hele verden, og svinger med årstidene på den nordlige og sørlige halvkule siden viruset smitter lettere ved lave temperaturer.

– Vi kjenner alle til begrepet influensasesong, forklarer Rypdal, men det er ikke slik at alle influensasesonger er like.

Han forteller at noen år er vinterepidemien mer alvorlig enn normalt, som for eksempel vinteren 2008 da den såkalte svineinfluensaen rammet. Utbredelsen av dengue i tropiske strøk varierer på en liknende måte. De fleste steder er det en tydelig høysesong og betydelig variasjon i omfang fra år til år.

Hvis vi kan forutsi omfanget av neste års influensaepidemi eller dengueepidemi før den inntreffer vil det gi muligheter for å sette av ressurser til preventive tiltak, sier matematikeren. 

 

 

På Twitter   #norgesarktiske