HABITRACK

Habitat Prediction and Surveillance of Tick-borne Diseases using Modelling and Imaging Technology

Projektinhalte und Ziele

Im Gegensatz zu herkömmlichen Ansätzen nutzt das Projekt Drohnenbilder, um Lebensräume zu identifizieren, in denen Zecken – und damit potenzielle Infektionsherde – besonders häufig vorkommen. In Zusammenarbeit mit Entomologen werden die Erkenntnisse über die Ausbreitung von Vektoren und Krankheitserregern verfeinert, um die Modellgenauigkeit zu verbessern. Für die Modellierung werden Algorithmen des maschinellen Lernens eingesetzt, und Wetterdaten werden integriert, um die Auswirkungen des Klimas auf Zeckenpopulationen zu berücksichtigen. In einer Modellregion, die als Hotspot für Frühsommer-Meningoenzephalitis (FSME) und Lyme-Borreliose gilt, werden in späteren Projektphasen Freiwillige zu einem Bluttest (serologische Studie) eingeladen. Mithilfe von Trockenblutproben-Selbsttests (DBS) wird ermittelt, wie viele Menschen bereits Antikörper gegen die Krankheitserreger aufweisen. Dies ermöglicht es, bisher unentdeckte Infektionen zu identifizieren und die verfügbaren Daten zu verbessern. Gleichzeitig werden Vorhersagen über die Standorte von Infektionsherden durch Feldstudien validiert.

Zielsetzungen:

  • Modellierung und Analyse von Umweltfaktoren für FSME und Borreliose mithilfe von ML-Algorithmen und Drohnen
  • Vorhersage von FSME- und Borreliose-Hotspots
  • Bestimmung der Prävalenz von FSME und Borreliose in der Bevölkerung
  • Entwicklung mathematischer Modelle für die Populationsdynamik von Zecken und die Infektionsdynamik beim Menschen und Kalibrierung mit erhobenen Daten
  • Analyse pharmazeutischer und nicht-pharmazeutischer Interventionen
  • Etablierung von Erkennungs- und Überwachungsmaßnahmen

Projektaufbau

WP 1 & 2. Überwachung von Zeckenpopulationen und -infektionen

  • Zeckenproben in den Bezirken Amberg-Sulzbach und Schwandorf sammeln
  • Test auf FSME-Virus und Borrelien durchführen

 

WP 3. Habitat-Erkennung und -Vorhersage mit Drohnen

  • Interessante Parameter bestimmen
  • Prädiktoren für FSME-Virus und Borrelien finden
  • Landbedeckungsklassifizierungen mit ML-Algorithmen berechnen
  • Risikofaktoren für FSME-Virus/Borrelien bestimmen Risikokarten erstellen

 

WP 4. Krankheitsüberwachung mittels Trockenblutproben

  • Prävalenz in der Bevölkerung bestimmen
  • Risikofaktoren bestimmen
  • Kosteneffiziente Trockenblutproben-Tests (DBS) für FSME-Virus- und Borrelien Antikörper entwickeln
  • Repräsentative Kohorten bilden
  • Selbstproben-DBS-Studie + Fragebogen für Kohorten in den Bezirken Amberg-Sulzbach und Schwandorf
  • 3 Testrunden zur Überwachung von Veränderungen

 

WP 5. Mathematische Modellierung – Zeckenpopulation, menschliche Population, Modellkopplung

  • Vektorpopulationsmodell (vollständiger Lebenszyklus, Überlebenswahrscheinlichkeiten, Infektionsdynamik, Saisonalität, Wetter/Klima) 
  • Infektionsdynamik beim Menschen (Populationsstratifizierung (Ort, Alter usw.), Infektionsdynamik, Saisonalität, Wetter/Klima)
  • Parameteridentifizierung und -schätzung
  • Verknüpfung verschiedener Modelle
  • Modellanpassung mit Erkenntnissen aus den Arbeitspaketen 1–4 Analyse der Auswirkungen von Interventionen/Wetter/Klima usw.
  • Abschätzung der zukünftigen Entwicklung
  • Ableitung von Risiken und Empfehlungen

Projektverantwortliche und -partner

Institute of Infectious Diseases and Tropical Medicine, LMU University Hospital, LMU MunichMünchenGermanyPD Dr. rer. Nat. Noemi Castelletti
Fraunhofer Institute for Translational Medicine and Pharmacology IPP, Bundeswehr Institute of Microbiology, National Consulting Laboratory of Tick-borne encephalitis IMBMünchenGermanyDr. Lidia Chitimia-Dobler, DVM, PhD
Bundeswehr Institute of MicrobiologyMünchenGermanyProf. Dr. Gerhard Dobler
National Reference Center for Borreliosis, Bayerisches Amt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit LGLErlangenGermanyDr. Volker Fingerle
Julius-Maximillians-Universität Würzburg UWB, Department of Global Urbanization and Remote Sensing, Earth Observation Research Center, Institute of Geography and GeologyWürzburgGermanyAriane Droin, Dr. Martin Wegmann, Prof. Dr. Hannes Taubenböck
Fraunhofer Institute for Translational Medicine and Pharmacology IPPMünchenGermanyPD Dr. med. Andreas Wieser
KUM Klinikum der Universität MünchenMünchenGermanyProf. Dr. Michael Hoelscher, Christoph Sticha, Dr. Raquel Rubio-Acero

Projektpartner (unterstützt durch einen wissenschaftlichen Beirat):

  • Institut für Mikrobiologie der Bundeswehr und Konsiliarlabor für Frühsommer-Meningoenzephalitis (FSME), München
  • Fraunhofer-Institut für Translationale Medizin und Pharmakologie ITMP, Immunologie, Infektions- und Pandemieforschung IIP, Penzberg/München
  • Institut für Infektionskrankheiten und Tropenmedizin, Klinikum der LMU München
  • Lehrstuhl für Globale Urbanisierung und Fernerkundung, Forschungscluster Erdbeobachtung, Institut für Geographie und Geologie, Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU)
  • Bayerisches Amt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit (LGL) und Nationales Referenzzentrum für Borrelia