Russian Journal of Infection and ImmunityRussian Journal of Infection and ImmunityИнфекция и иммунитет2220-76192313-7398SPb RAACI192610.15789/2220-7619-DOQ-1926ORIGINAL ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИResearch ArticleDevelopment of quantitative criteria for assessing epidemic potential of the natural-focal viral infectionsРазработка критериев количественной оценки эпидемического потенциала природно-очаговых инфекций вирусной этиологииhttps://orcid.org/0000-0002-5579-569456985979700SafonovaMarina V.СафоноваМарина Викторовна
Russian Federation

Biologist, Laboratory of Diagnostics of I–II Pathogenicity Groups Viral Infections

биолог лаборатории диагностики вирусных инфекций I–II групп патогенности

safonova_mv@apc-rpn.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7179-989055280366900SimonovaElena G.СимоноваЕлена Геннадиевна
Russian Federation

PhD, MD (Medicine), Professor, Department of Epidemiology, Institute of Vocational Education

д.м.н., профессор кафедры эпидемиологии Института профессионального образования

rektorat@sechenov.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5426-3311LopatinAnton A.ЛопатинАнтон Александрович
Russian Federation

PhD (Medicine), Director

к.м.н., директор

protivochym@nln.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8730-487256530595700DolgovaAnna S.ДолговаАнна Сергеевна
Russian Federation

PhD (Biology), Senior Researcher, Head of the Group of Molecular Genetics of Pathogenic Microorganisms

к.б.н., старший научный сотрудник, руководитель группы молекулярной генетики патогенных микроорганизмов

annadolgova@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5500-016956087621000DedkovVladimir G.ДедковВладимир Георгиевич
Russian Federation

PhD (Medicine), Deputy Director for Scientific Work

к.м.н., зам. директора по научной работе

pasteur@pasteurorg.ruAntiplague Center, Federal Service for Surveillance of Consumer Rights Protection and Human WellbeingФКУЗ Противочумный центр РоспотребнадзораI.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет)St. Petersburg Pasteur InstituteФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера24062022151120221247457541204202203052022Copyright ©; 2022, Safonova M.V., Simonova E.G., Lopatin A.A., Dolgova A.S., Dedkov V.G.Copyright ©; 2022, Сафонова М.В., Симонова Е.Г., Лопатин А.А., Долгова А.С., Дедков В.Г.2022Safonova M.V., Simonova E.G., Lopatin A.A., Dolgova A.S., Dedkov V.G.Сафонова М.В., Симонова Е.Г., Лопатин А.А., Долгова А.С., Дедков В.Г.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://iimmun.ru/iimm/article/view/1926

Notonly directly detected new infection, but also determining prerequisites for associated epidemiological complications becomes relevant with growing importance of “new and recurring infections”. As a result, a need to assess a degree of their epidemiological threat, or epidemic potential, i.e. determining the significance of related properties that determine a potential to cause an epidemic process and complications of the epidemiological situation is emphasized. Purpose. Develop methodology for quantitative assessment of the epidemic potential universal for natural-foci viral infections.

Materials and methods. А multifaceted assessment of the virological and epidemiological characteristics of causative agents for natural-focal viral infections was carried out to develop criteria for determining the epidemic potential. The developed methodology for determining the epidemic potential is based on connection between the epidemic potential and the concept of epidemiological hazard, which forms an epidemic risk, and consists of the hazards for source of infection, the mechanism of transmission and host susceptibility.

Results and discussion. The platformfor quantitative assessment of the epidemic potential of natural-foci viral infections was developed. Within each link of the epidemic process, factors were identified, ranked in accordance with their significance for enabling epidemiological risk and score assigned. The epidemic virus potential is determined by the sum of points in three categories, the ratio of points between them allowing to evaluate a lead factor of epidemiological risk. To assess an epidemic virus potential in accordance with the developed criteria, it is necessary to summarize and analyze the known data on the three considered groups of factors involved in formation of epidemiological threat. To test the assessment methodology, the epidemic potential of a number of diversepathogens of natural-foci viral was determined. The values obtained on the epidemic potential for such infections is based on the degree of relevant epidemiological hazard. Thus, the evaluation system allows to quantify anepidemic potential of the pathogen, compare parameters of various pathogens with assessment of the lead epidemiological risk factor. The platform can serve as an additional tool in assessment of epidemiological threat in case of epidemiological emergencies. Meanwhile, assessment of epidemic potential fornew infections is closely associated with the need to investigate their basics. The epidemic potential is a dynamic parameter that can change with the advent of new data on ecological and genetic foundations of pathogen existence as well as mechanisms for related variability.

С ростом актуальности изучения «новых и возвращающихся инфекций» важным становится не только непосредственно выявление новой инфекции, но и определение предпосылок вызванных ею эпидемиологических осложнений. В результате, возникает необходимость оценки степени их эпидемиологической опасности, или эпидемического потенциала, т. е. определения значимости их свойств, определяющих способность вызывать эпидемический процесс и осложнения эпидемиологической ситуации. Цель: разработка методики количественной оценки эпидемического потенциала, универсальной для природно-очаговых вирусных инфекций с трансмиссивным и нетрансмиссивным механизмом передачи.

Материалы и методы. Для разработки критериев определения эпидемического потенциала проведена разноплановая оценка экологических, генетических и эпидемиологических характеристик возбудителей природно-очаговых инфекций вирусной этиологии, объединенных общими закономерностями существования в рамках теории природной очаговости и учения об эпидемическом процессе. В основу разработанной методики положена связь эпидемического потенциала с понятием эпидемиологической опасности, формирующей эпидемиологический риск и складывающейся из опасностей источника инфекции, механизма передачи и восприимчивости макроорганизма.

Результаты и обсуждение. Разработана система количественной оценки эпидемического потенциала природно-очаговых инфекций вирусной этиологии. В рамках каждого звена эпидемического процесса выделены факторы, ранжированные в соответствии со значимостью с точки зрения реализации эпидемиологического риска с присвоением им балльной оценки. Эпидемический потенциал вируса определяется суммой баллов по трем категориям, соотношение баллов между ними позволяет оценить ведущий фактор эпидемиологического риска. Для оценки эпидемического потенциала вируса в соответствии с разработанными критериями необходимо обобщить и проанализировать известные данные по трем рассматриваемым группам факторов, участвующих в формировании эпидемиологической опасности. Для апробации оценочной методики определен эпидемический потенциал ряда возбудителей вирусных трансмиссивных и нетрансмиссивных природно-очаговых инфекций, при этом полученные значения соответствуют современным представлениям об их эпидемиологической опасности. Таким образом, оценочная система позволяет количественно представить эпидемический потенциал возбудителя, сравнить показатели различных возбудителей с оценкой ведущего фактора эпидемиологического риска. Система может служить дополнительным инструментом в оценке эпидемиологической опасности в случае угроз возникновения чрезвычайных ситуаций санитарно-эпидемиологического характера. Между тем оценка эпидемического потенциала новых инфекций тесно сопряжена с необходимостью изучения их фундаментальных основ, а сам эпидемический потенциал представляет собой динамическую величину, которая может изменяться с появлением новых данных об эколого-генетических основах существования, механизмах изменчивости изучаемых возбудителей.

epidemic potentialepidemic riskKemerovo virusGreat Island virus groupgenetic diversityhigh-throughput sequencingэпидемический потенциалэпидемиологический рисквирус Кемеровогруппа вирусов Грейт Айлендгенетическое разнообразиевысокопроизводительное секвенированиеРоссийский научный фондRussian Science Foundation20-64-46014Громашевский Л.В. Общая эпидемиология. 4-е изд. М.: Медицина, 1965. 290 с. [Gromashevsky L.V. General epidemiology. 4th ed. Moscow: Medicine, 1965. 290 p. (In Russ.)]Кисличкина А.А., Кадникова Л.А., Платонов М.Е., Майская Н.В., Коломбет Л.В., Соломенцев В.И., Богун А.Г., Анисимов А.П. Дифференциация штаммов Yersiniapestis основного, неосновного подвидов и других представителей Yersinia pseudotuberculosis complex // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2017. Т. 35, № 2. С. 5–10. [Kislichkina A.A., Kadnikova L.A., Platonov M.E., Maiskaya N.V., Kolombet L.V., Solomentsev V.I., Bogun A.G., Anisimov A.P. Differentiation of Yersinia pseudotuberculosis, Yersinia pestis subsp. pestis and subsp. microti strains and other representatives of Yersinia pseudotuberculosis complex. Molekulyarnaya genetika, mikrobiologiya i virusologiya = Molecular Genetics, Microbiology and Virology, 2017, vol. 35, no. 2, pp. 5–10. (In Russ.)] doi: 10.18821/02080613-2017-35-2-43-48Куклев Е.В., Кокушкин А.М., Кутырев В.В. Количественная оценка величины эпидемического потенциала природных очагов чумы и оптимизация эпидемиологического надзора за этой инфекцией // Эпидемиология и инфекционные болезни. 2001. № 5. С. 10–13. [Kuklev E.V., Kokushkin A.M., Kutyrev V.V. Quantitative assessment of the magnitude of the epidemic potential of natural plague foci and optimization of epidemiological surveillance of this infection. Epidemiologiya i infektsionnye bolezni = Epidemiology and Infectious Diseases, 2001, no. 5, pp. 10–13. (In Russ.)]Малеев В.В. Проблемы инфекционной патологии на современном этапе // Инфекционные болезни. 2015. Т. 13, № 2. С. 5–9. [Maleyev V.V. Problems of infectious pathology at the present stage. Infektsionnye bolezni = Infection Diseases, 2015, vol. 13, no. 2, pp. 5–9. (In Russ.)] doi: 10.20953/1729-9225-2015-2-5-9Москвитина Э.А., Горобец А.В., Прометной В.И., Баташев В.В. Оценка эпидемического потенциала территории при холере с использованием комплекса показателей (Сообщение 2) // Проблемы особо опасных инфекций: сб. науч. тр., 2001. Т. 82. С. 35–43. [Moskvitina E.A., Gorobets A.V., Prometnoy V.I., Batashev V.V. Evaluation of epidemic contamination of the territory during cholera using an array of indicators (Message 2). Problems of Particularly Dangerous Infections: Collection of Conference Papers, 2001, vol. 82, pp. 35–43. (In Russ.)]Нафеев А.А. Cовременные особенности эпидемических проявлений природно-очаговых инфекций (геморрагической лихорадки с почечным синдромом, лептоспирозов, иксодовых клещевых боррелиозов, туляремии) и оптимизация эпидемиологического надзора за ними (на модели Ульяновской области) // СПб.: Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова, 2007. 346 с. [Nafeev A.A. Modern features of epidemic manifestations of natural focal infections (hemorrhagic fever with renal syndrome, leptospirosis, ixodid tick-borne borreliosis, tularemia) and optimization of their epidemiological surveillance (on the model of the Ulyanovsk region). St. Petersburg: S.M. Kirov Military Medical Academy, 2007. 346 p. (In Russ.)]Павловский Е.Н. О природной очаговости инфекционных и паразитарных болезней // Вестник АН СССР. 1939. Т. 10. С. 98–108. [Pavlovsky E.N. About the natural focality of infectious and parasitic diseases. Vestnik AN SSSR = Bulletin of the USSR Academy of Sciences, 1939, vol. 10, pp. 98–108. (In Russ.)]Симонова Е.Г. Современный этап развития эпидемиологического надзора и перспективы его совершенствования // Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2017. Т. 16, № 4. С. 4–8. [Simonova E.G. Modern stage of development of the epidemiological surveillance and prospects of its improvement. Epidemiologiya i vaktsinoprofilaktika = Epidemiology and Vaccinal Prevention, 2017, vol. 16, no. 4, pp. 4–7. (In Russ.)] doi: 10.31631/2073-3046-2017-16-4-4-7Симонова Е.Г., Сергевнин В.И. Предэпидемическая диагностика в системе риск-ориентированного эпидемиологического надзора над инфекционными болезнями // Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2018. Т. 17, № 5. С. 31–37. [Simonova E.G., Sergevnin V.I. Pre-epidemic diagnosis in the system risk-oriented epidemiological surveillance of infectious diseases. Epidemiologiya i vaktsinoprofilaktika = Epidemiology and Vaccinal Prevention, 2018, vol. 17, no. 5, pp. 31–37. (In Russ.)] doi: 10.31631/2073-3046-2018-17-5-31-37Топорков А.В., Куклев Е.В., Щербакова С.А., Осина Н.А., Топорков В.В. Типовой алгоритм действий в условиях чрезвычайных ситуаций, вызванных возбудителями неизвестных инфекционных болезней // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2010. № 5. С. 20–24. [Toporkov A.V., Kuklev E.V., Scherbakova S.A., Osina N.A., Toporkov V.P. Typical procedure of actions during emergency situations caused by agents of unknown infectious diseases. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 2010, no. 5, pp. 20–24. (In Russ.)]Хотько Н.И., Федянин Ю.П., Коломиец В.В. К проблеме использования эпидемического потенциала при эпиднадзоре за инфекциями с природной очаговостью. В кн. Природно-очаговые болезни человека: сб. научн. тр. Омск, 1996. С. 232–233. [Khotko N.I., Fedyanin Yu.P., Kolomiets V.V. On the problem of using epidemic potential in surveillance of natural-foci infections. In: Natural-foci human diseases: collection of scientific works. Omsk, 1996, pp. 232–233. (In Russ.)]Черкасский Б.Л. Оценка риска в эпидемиологии. М.: Медицина, 2006. 160 с. [Cherkassky B.L. Risk estimation in epidemiology. Moscow: Medicine, 2006. 160 p. (In Russ.)]Шкарин В.В., Ковалишена О.В. Новые инфекции: систематизация, проблемы, перспективы // Нижний Новгород: Изд-во НГМА, 2012. 510 с. [Shkarin V.V., Kovalishena O.V. New infections: systematization, problems, prospects. Nizhny Novgorod: Publishing House of NGMA, 2012. 510 p. (In Russ.)]Шкарин В.В., Ковалишена О.В. Проблемы и перспективы системы мониторинга контроля за новыми инфекциями // Эпидемиология и инфекционные болезни. Актуальные вопросы. 2013. № 4. С. 4–9. [Shkarin V.V., Kovalishena O.V. An emerging infection monitoring and control system: problems and prospects. Epidemiologiya i infektsionnye bolezni. Aktual’nye voprosy = Epidemiology and Infectious Diseases. Current Items, 2013, no. 4, pp. 4–9. (In Russ.)]Bettencourt L.M., Ribeiro R.M. Real time bayesian estimation of the epidemic potential of emerging infectious diseases. PLoS One, 2008, vol. 3, no. 5: e2185. doi: 10.1371/journal.pone.0002185Campos G.S., Bandeira A.C., Sardi S.I. Zika Virus Outbreak, Bahia, Brazil. Emerg. Infect. Dis., 2015, vol. 21, no. 10, pp. 1885–1886. doi: 10.3201/eid2110.150847Cauchemez S., Fraser C., Van Kerkhove M.D., Donnelly C.A., Riley S., Rambaut A., Ferguson N.M. Middle East respiratory syndrome coronavirus: quantification of the extent of the epidemic, surveillance biases, and transmissibility. Lancet Inf. Dis., 2014, vol. 14, no. 1, pp. 50–56. doi: 10.1016/S1473-3099(13)70304-9Fraser C., Donnelly C.A., Cauchemez S., Hanage W.P., Van Kerkhove M.D., Hollingsworth T.D., Griffin J. Pandemic potential of a strain of influenza A (H1N1): early findings. Science, 2009, vol. 324, no. 5934, pp. 1557–1561. doi: 10.1126/science.1176062Holmes E.C., Rambaut A., Andersen K.G. Pandemics: spend on surveillance, not prediction. Nature, 2018, vol. 558, no. 7709, pp. 180–182. doi: 10.1038/d41586-018-05373-wLiu J., Xiao H., Lei F., Zhu Q., Qin K., Zhang X.W., Zhang X.L., Zhao D., Wang G., Feng Y., Ma J., Liu W., Wang J., Gao G.F. Highly pathogenic H5N1 influenza virus infection in migratory birds. Science, 2005, vol. 309, no. 5738: 1206. doi: 10.1126/science.1115273Morens D.M., Folkers G.K., Fauci A.S. The challenge of emerging and re-emerging infectious diseases. Nature, 2004, vol. 430, no. 6996, pp. 242–249. doi: 10.1038/nature0275Naming the coronavirus disease (COVID-19) and the virus that causes it. URL: https://www.who.int/emergencies/diseases/novel-coronavirus-2019/technical-guidance/naming-the-coronavirus-disease-(covid-2019)-and-the-virus-that-causes-it (11.04.2022)Osterholm M.T. Preparing for the next pandemic. N. Engl. J. Med., 2005, vol. 352, no. 18, pp. 1839–1842. doi: 10.1056/NEJMp058068Polonsky J.A., Baidjoe A., Kamvar Z.N., Cori A., Durski K., Edmunds W.J., Eggo R.M., Funk S., Kaiser L., Keating P., de Waroux O.L.P., Marks M., Moraga P., Morgan O., Nouvellet P., Ratnayake R., Roberts C.H., Whitworth J., Jombart T. Outbreak analytics: a developing data science for informing the response to emerging pathogens. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci., 2019, vol. 374, no. 1776: e20180276. doi: 10.1098/rstb.2018.0276