Спутниковые и дрон-снимки помогут предсказать очаги распространения шистосомоза
Спутниковые снимки, фотографии с дронов и даже Google Earth могут помочь выявить сообщества с наибольшим риском заражения одним из самых опасных тропических заболеваний в мире.
Исследователи из Вашингтонского университета и Стэнфордского университета обнаружили экологические маркеры, которые помогают идентифицировать очаги передачи шистосомоза — паразитарного заболевания, уступающего по глобальному влиянию на здоровье только малярии. Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, использует полевые данные и аэрофотоснимки для точного картирования сообществ с наибольшим риском.
Более 200 миллионов человек заражены шистосомозом. Возбудители заболевания, черви-шистосомы, развиваются в пресноводных улитках, а затем попадают в воду. Заражение человека происходит при контакте кожи с водой. Болезнь вызывает боль в животе, кровавые мочу и стул, повреждает печень, селезенку, кишечник, легкие и мочевой пузырь. У детей инфекция может замедлять рост и когнитивное развитие.
Несмотря на наличие лекарства празиквантела, повторное заражение происходит легко, если человек снова контактирует с зараженной водой. ВОЗ признала, что усилия по сдерживанию болезни только за счет распределения лекарств в некоторых регионах не работают, и теперь рекомендует также бороться с улитками-переносчиками.
Исследование в Сенегале
Ученые работали на более чем 30 участках в северо-западном Сенегале — эпицентре самой крупной зарегистрированной вспышки шистосомоза в середине 1980-х годов. Местные жители используют реку и озеро для купания, плавания, мытья посуды и стирки.
В ходе двухлетних полевых работ исследователи методологично подсчитывали и картировали распределение улиток. Работа была сложной и опасной из-за риска заражения, жары, влажности и дикой природы.
Оказалось, что улитки распределены в реке пятнисто и непостоянно во времени. Улитки могли присутствовать в одном месте, а через три месяца полностью исчезнуть. Из-за такой нестабильности точечное уничтожение скоплений улиток оказалось неэффективной стратегией.
Ключевое открытие: среда обитания улиток
Вместо этого ученые сосредоточились на среде обитания улиток. Выяснилось, что улитки процветают в неукорененной, плавающей растительности, которую хорошо видно на снимках со спутников и дронов.
Проанализировав характеристики среды обитания, плотность улиток, размер и расположение деревень с помощью моделей, исследователи определили лучшие предикторы передачи инфекции. Ими оказались:
Общая площадь точки доступа к воде.
Площадь, покрытая плавающей растительностью.
Эти особенности среды легко измерить по снимкам с дрона или спутника.
«Подсчет улиток — непростая задача, и он дает не такие полезные данные, как съемка с дрона. Как только мы понимаем связь между присутствием улиток и определенными особенностями среды обитания, мы можем использовать снимки для их обнаружения. Это сокращает время оценки риска заражения до доли от того, что потребовалось бы при изучении только улиток», — пояснила ведущий автор Челси Вуд.
Практическое применение и перспективы
Теперь органы здравоохранения Сенегала могут анализировать аэрофотоснимки, находить точки доступа к воде с наибольшим количеством плавающей растительности и целенаправленно работать с этими деревнями.
«Теперь мы можем анализировать эти аэроснимки от сезона к сезону и понимать, как патогенный ландшафт меняется во времени и пространстве. Это дает нам лучшее представление об уровнях заражения», — отметил соавтор Джулио Де Лео.
Команда также работает над использованием машинного обучения для автоматической идентификации плавающей растительности на фотографиях. Планируется тестирование подхода в других частях Африки в более широком масштабе с использованием общедоступных данных об инфекциях и спутниковых снимков.
«Мы осторожно оптимистичны, но нам еще предстоит работа по обобщению наших выводов для новых условий. Если предикторы окажутся масштабируемыми и автоматизируемыми, у нас появится мощный новый инструмент для борьбы с болезнью», — заключила соавтор Сюзанна Соколов.