Optimierung von Testdesigns zur Darstellung der Freiheit von Populationen von Infektionen (Tierbestände, Gebiete mit Tierbeständen)

Zuwendungsempfänger: Dr. Jobst Heitzig

Institution: Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e. V.

Förderzeitraum: 1.03.2019 – 28.02.2022

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Projektbeschreibung

Für die Ausbreitung von Tierseuchen spielen Verbindungen zwischen den Tierbeständen, beispielsweise durch die Verbringung von Tieren in andere Bestände (Viehhandel) eine große Rolle. In dem Projekt sollen die Informationen über die Struktur dieses Netzwerkes genutzt werden, um optimierte Designs von Stichprobenuntersuchungen zu entwerfen. Mit welchem Untersuchungsaufwand kann der größte Nutzen erzielt werden, um die Freiheit von einer Tierseuche/Zoonose darzustellen oder eine stattgefundene Infektionen aufzudecken? Die theoretische Literatur kennt eine Reihe von Seuchenausbreitungsmodellen auf Netzwerken und enthält grundlegende Erkenntnisse darüber, welche Netzwerk-Knoten für die Ausbreitung entscheidend sind. Diese Erkenntnisse können helfen, Testheuristiken zu entwickeln (z.B. Netzwerk mit höherer Verbindungszahl im Netzwerk häufiger testen). Wir wollen, ausgehend von angesichts der Literatur vielversprechend erscheinenden Testheuristiken, mithilfe von aktuellen Methoden der Optimierung und des maschinellen Lernens optimale Testdesigns für konkrete Seuchen und Regionen ermitteln. Es ist möglich, die Veränderung der Aussagekraft günstiger Ergebnisse von Stichtagsuntersuchungen hinsichtlich des Gesundheitsstatus (Ein Bestand oder alle Bestände des Gebietes sind frei von der Infektion) mit zeitlichem Abstand vom Untersuchungstag abzuschätzen, wenn der Vernetzung der Tierbestände und die Wahrscheinlichkeit einer zwischenzeitlichen Einschleppung des Infektionserregers berücksichtigt werden. Hierdurch können Testdesigns zur Statuszuerkennung „Freiheit von einer Infektion“ risikoorientiert optimiert werden.

Manche Infektionen verlaufen zunächst über einen längeren Zeitraum klinisch unauffällig. Der Gesundheitsstatus einer Tierpopulation wird in der Regel von Untersuchungen in Tierbeständen abgeleitet. Dies kann durch die Untersuchung jedes Tieres in den Beständen bzw. aller Bestände oder über Stichprobenuntersuchungen erfolgen. Da die Untersuchungen nicht täglich erfolgen, stellt sich die Frage, welche Aussagekraft solche Untersuchungen zu einem späteren Zeitpunkt noch haben und wie sich dies über die Zeit verändert. Diese Fragestellung ergibt sich für jeden einzelnen Bestand und auch für die Tierbestände in einem Gebiet, für das ein Gesundheitsstatus zuerkannt wird. In dem Projekt soll dies mit mathematischen und epidemiologischen Methoden unter Berücksichtigung des infektionsdynamischen Fachwissens analysiert und dargestellt werden. Neben der Vernetzung der Bestände (Kontaktmöglichkeiten/Einschleppungsmöglichkeiten) hat auch die Verbreitung des jeweiligen Infektionserregers eine große Bedeutung für die Wahrscheinlichkeit eines zwischenzeitlichen Erregereintrags in den Tierbestand; die generelle Verbreitung ist beispielsweise vom Klimawandel abhängig. Ein Beispiel ist hierfür die Verbreitung des West-Nil-Fieber-Virus, dessen Vektoren (bestimmte Stechmückenarten) durch den Klimawandel bedingt zunehmend Richtung Norden driften.

Die Fragestellung ist weltweit von Bedeutung, insbesondere im internationalen Handel mit Tieren und Tierprodukten; je verlässlicher der zuerkannte Gesundheitsstatus ist, desto besser sind Tierbestände und Menschen vor der Einschleppung einer Infektion geschützt. Die in diesem Projekt gewonnenen Erkenntnisse sollen über wissenschaftliche Publikationen und Stakeholderdialoge zugleich der wissenschaftlichen Community wie der Praxis zugänglich gemacht werden und helfen, die im geplanten EU-Rechtsakt zur Neugestaltung des Tierseuchenrechts geforderten risikobasierten Ansätze konkret umzusetzen.

Kooperationspartner

Dr. Jörg Fritzemeier, Veterinärdienst für Stadt und Landkreis Osnabrück