|
Astronomick snmok da 
|
|
|
 |
| |
Malariacontrol.net
Simulaèné modely dynamiky prenosu malárie a jej vplyvu na zdravie sú dôležitým nástrojom
na reguláciu jej šírenia. Sú využívané na urèenie optimálnych stratégií pre dodávku sietí na komáre,
chemoterapie alebo nových vakcín, ktoré sa v súèasnosti vyvíjajú a testujú. Takéto modely sú však
extrémne nároèné na výpoètový výkon, vyžadujú simuláciu obrovskej populácie s rôznymi parametrami
a sociálnymi faktormi, ktoré ovplyvòujú šírenie ochorenia.
Švajèiarsky tropický inštitút ( The Swiss Tropical Institute - STI ), vyvinul poèitaèový model
pre epidemiológiu malárie a zapojil doò asi 40 PC, ktoré vykonávali predbežné výpoèty. Na potvrdenie
týchto modelov je však potrebný podstatne väèší výkon, aby dostatoène simuloval celý rozsah zásahov
a spôsobov prenosu ochorenia, ktoré sú podstatné pre reguláciu malárie v Afrike.
To je dôvod, preèo bol projekt http://www.malariacontrol.net/ vytvorený, t.j. aby spojil dostupnú
vo¾nú kapacitu poèítaèov tisícov dobrovo¾níkov z celého sveta, ktorá by pomohla vedcom predpoveda
a teda aj kontrolova šírenie malárie. Predpokladá sa, že aplikácia v priebehu rádovo mesiacov,
použijúc tisíce PC, prinesie výsledky, ktoré by využitím len poèítaèov vedcov, boli k dispozícii
v horizonte desiatok rokov.
Množstvo týchto PC bude hlavne z rozvinutého sveta. Ale napr. cie¾om projektu AFRICA@home,
je zapoji do vývoja aplikácií aj africké inštitúcie.
Ako MalariaControl.net funguje ?
Matematické modely sú dôležitým rozhodovacím nástrojom pre reguláciu infekèných chorôb
a malária bola prvou chorobou, na ktorú boli aplikované. V devätnástom storoèí, bol priekopníkom
v modeloch týkajúcich sa malárie Ronald Ross, ktorý videl význam matematickej analýzy v plánovaní
regulácie malárie a vyvinul prvý matematický model pre maláriu. Pravdepodobný dopad intervencií
na reguláciu malárie bol odvodený z výsledkov klinických testov, hoci sa jednalo len o krátkodobé
experimenty. Nieko¾ko porovnávacích analýz potenciálneho vplyvu rôznych stratégií na reguláciu
malárie viedlo k nevyhnutným dlhodobým úèinkom.
Sprievodné neurèitosti sažili optimalizáciu stratégií na reguláciu malárie alebo na vytýèenie
priorít výskumu.
Podmienky pre úèinok zásahov prediktívneho modelu.
Popis jednotlivých infekcií spôsobených Plasmodium falciparum.
Použitie modelu na predikciu intervenèných stratégií musí zahàòa patriènú charakteristiku
priebehu jednotlivých infekcií.
Krátkodobý vplyv na jednotlivcov.
Medikácia a vakcinácia majú dôsledky, ktoré sú ove¾a komplexnejšie, ako úèinok na primárne
infekcie v neimúnnom hostite¾ovi. Ak je cie¾om vakcíny redukova silu infekcie, krátkodobé dôsledky
na riziko morbidity a mortality nie sú úmerné redukcii infekèného tlaku.
Dlhodobé individuálne vplyvy.
Zavedenie sieok na hmyz bolo sprevádzané poèetnými debatami oh¾adom ich úèinku
z dlhodobého h¾adiska. Súvisiace závery vznikli s oh¾adom na použitie vakcín. Dlhodobé výsledky
vakcinaèných programov sú ažko predikovate¾né, pretože terénne testy vakcín vykonané dávnejšie,
berú do úvahy iba výsledky, ktoré sú merate¾né poèas 6 až 18 mesaèných periód, ktoré nasledujú
po sebe. Bohužial, dlhodobé dôsledky vakcinaèného programu, nemôžu by jednoducho získané
z výsledkov týchto testov. Napr., niektoré benefity vakcinácie vyžadujú dlhší èas, aby ich bolo možné
validova. Je to hlavne v prípade, keï ide o prirodzený vzostup alebo keï je to dôsledkom javu
prenosovej dynamiky. Teda vakcinácia može vies iba k oddialeniu morbidity a mortality u niektorých
jedincov, a práve v tomto prípade terénne testy môžu predznamena väèší benefit, ako bude neskôr
pozorovaný poèas implementácie a rozvoja vakcinaèných programov.
Vzájomná prepojenos hostite¾ov.
Každý epidemiologický model musí vzia pri vyhodnocovaní jeho úèinnosti v úvahu aj vzájomnú
prepojenos skúmaných javov u každého z jedincov. Zásahy v terénnych testoch sú všeobecne navrhnuté
tak, aby priamo chránili každého pred infekciou alebo pred konzekventnou morbiditou a mortalitou,
ale nezvažujú širší vplyv na prenos choroby. Vzájomná závislos sa stala jadrom pre najbližšie modely.
Štruktúra modelov malárie v projekte MalariaControl.net
STI vyvinul nové modely, aby vznikli kvantitatívne predpovede potenciálneho vplyvu vakcinácie
proti Plasmodium falciparum ( P.f.).
Hlavným prvkom týchto modelov je stochastická simulácia epidemiológie P.f., ktorá integruje
poh¾ad z hostite¾ských modelov, ale je implementovaná nezávisle od nich. Tento epidemiologický
model bol použitý na simuláciu výsledkov z nedávno ukonèených testov vakcíny RTS, S/AS02, ktorá
bola podaná dospelým mužom v Gambii a deom vo veku 1 až 5 rokov v Mozambiku.
Model bol tiež použitý na predikciu potenciálneho epidemiologického dopadu tejto vakcíny,
ako aj na analýzu efektivity nákladov. Aby bolo možné spoèíta tieto predpovede, zaèlenili sme
do modelu výdavky a tiež model zdravotníckeho systému, ktorý je uplatòovený v kontexte nízko-
príjmových rozpoètov, najmä na základe dát z Tanzánie.
STI tiež dosiahol pokrok v hostite¾skej dynamike malárie. Táto práca dopåòa skoršie hostite¾ské
modely, aby poskytla poh¾ad na modelovanie vakcinácie, ktorá bude ïalej nutná pre epidemiologické
modely. Hostite¾ské modely boli prispôsobené na dáta z terapie pacientov a viedli k záverom, že sú
èiastoène relevantné pre modelovanie pri použití vakcín, ktoré úèinkujú na asexuálne štádiá v krvi.
Dôležité je najmä to, že epidemiologický model zväzuje dokopy súbor prepojených submodelov,
ktoré sú validované na základe aktuálnych terénnych dát po celej Afrike. Berúc do úvahy komplexný
životný cyklus parazita a medzery v našich vedomostiach, existujú urèité limitácie, ktoré ovplyvòujú
celkový výsledok modelov.
V histórii tímu STI, je táto simulácia, založená na populaèných dátach, komplexnejšia.
Predstavuje nový nástroj racionálneho plánovania regulácie malárie a vývoja vakcíny, a može by
¾ahko prispôsobená na zistenie úèinnosti a efektivity iných zásahov na reguláciu malárie, ktoré
možu by uplatnené buï samostatne alebo v kombinácii. Takto je možné integrova epidemiologické
a ekonomické h¾adiská, na dosiahnutie racionálnej stratégie redukcie malárie.
Súèasná záaž morbiditou a mortalitou na maláriu, najmä v subsaharskej Afrike je taká ve¾ká,
že aj zásah, ktorý mení postup infekcie iba u èasti príjemcov, bez nejakého efektu na prenos, je ve¾mi
cenný. Javy týkajúce sa prenosu by nemali by ignorované, ale sú len jednou èasou modelu, ktorý
zahàòa tiež autonómne javy.
Stratégia epidemiologických modelov.
Modely musia simulova procesy, ktoré môžu by ovplyvnené vakcináciou, tiež musia zachyti
vzah medzi týmito procesmi a dôsledkami verejného zdravotníctva. Pre naše modely používame
ako vstupy celoroèné prenosové vzory a robíme predikciu následnej intenzity infekcie u ¾udí. Neskôr
zvažujeme, ako môže by tento vzah zmenený prirodzenou imunitou resp. vakcináciou.
STI vytvorila empirický opis hustôt asexuálnych foriem parazitov pri infekènom procese hostite¾a,
aby bolo možné vloži stochastickú predikciu hustôt parazitov, ako funkciu èasu infekcie,
a modelova dôsledky imunity na asexuálne štádiá parazitov v krvi, zoh¾adòujúc tiež zmeny distribúcie
hustôt parazitov u èiastoène imúnneho hostite¾a. Tento model poskytuje priamy základ pre anylýzu
možných dôsledkov vakcín, na asexuálne štádiá parazitov v krvi, èo môže by simulované funkciou,
ktorá mení hustoty parazitov.
STI analyzuje vzah medzi hustotami asexuálnych štádií parazitov a infekènosou bacilonosièa
pri terapii pacientov, aby odvodila model prenosu parazitov do moskytov. Tento vzah je využitý
na simuláciu efektu vakcín, ktorý blokuje prenos infekcie. To sa využíva na simuláciu populaèného
rozdelenia hustôt parazitov, z èoho sa dá predikova rozsah luïského infekèného rezervoára P.f.
Dôležitým zjednodušením v stratégii je vyvarova sa predpovedi pomocných premenných,
ktorým kvantitatívny vzah s epidemiologickými závermi je ve¾mi nejasný.
Stochastická simulácia.
STI používa samostatné simulácie s 5-dòovými krokmi, na implementáciu epidemiologických
modelov P.f. Tento prístup umožòuje modelova populácie hostite¾ov a infekcií, z ktorých každá je
charakterizovaná súborom spojitých a statických premenných ( hustoty parazitov, trvanie infekcie,
premenné stavu imunity jednotlivých hostite¾ov ). Tento prístup umožòuje realistickejšie poòatie
stochastických interakcií medzi individuálnymi hostite¾mi a patogénmi, ako použitie oddelených
modelov. Nevýhodou je však vyššia nároènos na poèítaèový výkon ako u deterministických modelov.
Všetky moduly boli implementované použitím FORTRAN-u.
Naplnenie skutoènými dátami.
Neurèitos príznaèná pre komplexné modely musí by minimalizovaná tým, že všetky prrvky
modelu musia by v èo najväèšej konformite s realitou. STI naplnila odlišné zložky modelu možstvom
dát z rôznych ekologických a epidemiologických rámcov. Náš prístup vedie k implicitným štatistickým
modelom, ktoré potrebujú množstvo opakovaných simulácií, aby èo najviac aproximovali odhadnuté
parametre. STI bol schopný naplni tieto modely dátami použitím simulovaného poèiatoèného
algoritmu, ktorý distribuoval simulácie cez lokálnu sie.
Modulárna štruktúra.
Požiadavky výpoètového procesu a komplexnos plniaceho procesu spôsobili, že nebolo možné
naplni celý model relevantnými dátami naraz, preto submodely boli naplnené oddelene. Tieto
submodely boli plnené terénnymi dátami, ktoré kvalifikovali vzah medzi prenosom malárie
a predbežnými výsledkami. Každý nasledujúci submodel bol naplnený v závislosti na odhade
parametrov v predchádzajúcich štádiách prípravného procesu. To nám umožnilo dynamické efekty
v klinických epizódach, èo je dôležité keï sa model používa na predikciu dopadu intervencií.
Rovnice.
V modulárnej štruktúre projektu, sú základné rovnice epidemiologického modelu zoskupené
okolo šiestich hlavných prvkov:
1. infekcia ¾udského hostite¾a
2. charakteristika simulovanej infekcie
3. infekènos moskytov
4. akútna morbidita
5. mortalita
6. anémia
Èo je to malária ?
Malária je najèastejšie infekèné ochorenie. Je to potenciálne smrte¾ná choroba, prenášaná
moskytmi. Je rozšírená najmä v tropických a subtropických regiónoch Ameriky, Ázie a Afriky.
Roène je to asi 500 miliónov chorých, prièom 1 až 3 milióny z nich zomrie, väèšinou deti. Výskyt
je všeobecne v chudobných regiónoch, ale práve malária je súèasne hlavnou prekážkou rozvoja.
Príèinou choroby sú parazitické prvoky z rodu Plasmodium. Iba 4 typy týchto parazitov môžu
infikova èloveka. Najvážnejšiu formu spôsobujú Plasmodium falciparum a Plasmodium vivax.
Èloveka však môžu infikova aj Plasmodium ovale a Plasmodium malariae. Táto skupina parazitov
sa nazýva aj malarické parazity.
Tieto parazity su prenášané samièkou komára rodu Anopheles maculipennis. Parazity sa množia
v èervených krvinkách a spôsobujú symptómy ako anémia, bolesti hlavy, zadúšanie, tachykardia,
ako aj všeobecné symptómy ako horúèka, triaška, nausea, prejavy podobné chrípke, èi v najažších
prípadoch kóma a smr. Prenos malárie môže by výrazne znížený siekami na komáre, repelentmi,
insekticídmi, èi odvodom stojatých vôd, kde moskyty kladú vajíèka.
Zatia¾ neexistuje žiadna vakcína, preventívne medikamenty musia by užívané kontinuálne, aby
redukovali riziko infekcie. Profylaktické lieky sú tiež ve¾mi nákladné, najmä pre ¾udí, ktorí žijú
v endemických oblastiach. Mnoho dospelých z týchto oblastí má dlhotrvajúcu infekciu, ktorá má
tendenciu sa znova objavi a majú tiež èiastoènú rezistenciu. Rezistencia s èasom klesá a takýto
¾udia sa môžu sta ve¾mi náchylní na ažkú formu malárie, ak strávili ve¾a èasu mimo endemických
oblastí. Odporúèa sa im vykona všetky preventívne opatrenia, ak sa vrátia do endemických oblastí.
Malária sa lieèi antimalarikami, ako deriváty chinínu, hoci rezistencia na lieky je pomerne èastá.
Malária infikuje ¾udí už viac než 50 000 rokov a bola patogénom v celej histórii druhov.
Blízki príbuzní parazitov ¾udskej malárie sa vyskytujú u šimpanzov, našich najbližších príbuzných.
Odkazy na opakujúcu sa horúèku sú známe od roku 2700 pred n. l. v Èíne. Termín malária pochádza
z talianèiny: mala aria - zlý vzduch.
Vedecké štúdie o malárii urobili pokrok v roku 1880, keï francúzsky vojenský lekár, pracujúci
vo vojenskej nemocnici v Alžírsku, Charles Louis Alphonse Laveran, prvýkrát pozoroval parazity
v èervených krvinkách, u ¾udí trpiacich na maláriu. Vïaka tomuto a ïalším objavom dostal v roku
1907 Nobelovu cenu. O rok neskôr kubánsky lekár Carlos Finlay poskytol dôkaz, že moskyty
prenášajú chorobu z/na èloveka.
Avšak, až Sir Ronald Ross v Kalkate, v roku 1898 dokázal, že malária je prenášaná moskytmi.
Ukázal, že urèité druhy moskytov prenášajú maláriu do vtákov a izoloval parazity malárie zo slinných
žliaz moskytov, ktoré cicali krv infikovaných vtákov. Za to dostal Nobelovu cenu v roku 1902.
Objavy Finlayho a Rossa boli neskôr potvrdené Walterom Reedom v roku 1900. Jeho odporúèania
implementované Williamom C. Gorgasom, boli použité pri stavbe Panamského prieplavu.
Táto práca zachránila tisíce robotníkov a pomohla vyvinú metódy, ktoré boli použité neskôr
vo verejných kampaniach proti tejto chorobe.
Prvým efektívnym liekom na túto chorobu bola kôra chininovníka, ktorá obsahuje chinín.
Tento strom rastie na svahoch Ánd v Peru. Obyvatelia Peru používali tento produkt na lieèbu
malárie, Jezuiti to preniesli do Európy okolo roku 1640, kde sa rýchlo rozšílo jeho používanie.
Aktívna zložka - chinín, bola však z kôry extrahovaná až chemikmi Pierrom Josephom Pelletierom
a Josephom Bienaimé Caventouom.
Hoci krvné štádiá parazitov a štádiá v moskytoch v malarickom cykle boli identifikované v 19.
a zaèiatkom 20. storoèia, až v 80-tych rokoch 20. st. bola spozorovaná latentná forma parazitu v peèeni.
Až objav tejto latentnej formy objasnil, preèo ¾udia zdanlivo vylieèení, majú stále relapsy ochorenia,
hoci parazit už nebol v ich krvi.
to be continued ...
Vytvoril: Kiwi [18. september 2008 21:21:51] / Upraven: [18. september 2008 21:32:09] / Poet zobrazen: [10199] |
|
|
 |
|
