[論文レビュー] Estimating the reproduction number of Zaire ebolavirus (EBOV) during the 2014 outbreak in West Africa

Christian L. Althaus|arXiv (Cornell University)|Aug 15, 2014

COVID-19 epidemiological studies被引用数 25

ひとこと要約

本研究は、2014年の西アフリカにおけるザイールエボラウイルス（EBOV）の流行期における基本的再生産数および有効再生産数を、ギニア、シエラレオネ、リベリアの症例および死亡者データにフィットしたSEIRモデルを用いて推定した。その結果、2014年半ばにはギニアおよびシエラレオネでは感染が制御されたが、リベリアでは有効再生産数に低下が見られず、より強力な対策の緊急の必要性が示された。

ABSTRACT

The 2014 Ebola virus (EBOV) outbreak in West Africa is the largest outbreak of the genus Ebolavirus to date. To better understand the spread of infection in the affected countries, it is crucial to know the number of secondary cases generated by an infected index case in the absence and presence of control measures, i.e., the basic and effective reproduction number. In this study, I describe the EBOV epidemic using an SEIR (susceptible-exposed-infectious-recovered) model and fit the model to the most recent reported data of infected cases and deaths in Guinea, Sierra Leone and Liberia. The maximum likelihood estimates of the basic reproduction number are 1.51 (95% confidence interval [CI]: 1.50-1.52) for Guinea, 2.53 (95% CI: 2.41-2.67) for Sierra Leone and 1.59 (95% CI: 1.57-1.60) for Liberia. The model indicates that in Guinea and Sierra Leone the effective reproduction number might have dropped to around unity by the end of May and July 2014, respectively. In Liberia, however, the model estimates no decline in the effective reproduction number by end-August 2014. This suggests that control efforts in Liberia need to be improved substantially in order to stop the current outbreak.

研究の動機と目的

• 2014年の流行期におけるギニア、シエラレオネ、リベリアにおけるザイールエボラウイルス（EBOV）の基本的再生産数（R0）を推定すること。
• 各国内における時間経過に伴う有効再生産数（Re）を推定することで、制御策の影響を評価すること。
• 公衆衛生的介入策の効果により、ギニアおよびシエラレオネで2014年半ばに感染拡大が低下したかどうかを検証すること。
• 感染動態に基づいて、制御策が不十分であったとされる国を特定すること。

提案手法

• EBOVの感染動態をシミュレートするために、SEIR（感受性－潜伏期－感染性－回復）型の区分型モデルが用いられた。
• ギニア、シエラレオネ、リベリアの報告された症例および死亡者データに基づき、最尤推定法を用いてモデルのパラメータが推定された。
• 基本的再生産数（R0）は、完全に感受性の高い集団において、1人の感染性患者が引き起こす二次感染の平均数として推定された。
• 有効再生産数（Re）は、既存の制御策が適用された状況下での感染動態を反映するように計算された。
• R0およびReの95％信頼区間は、プロファイル尤度法を用いて算出された。
• モデルの適合度は、シミュレートされた流行曲線と観察された症例および死亡者データを比較することで評価された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2014年の流行期におけるギニア、シエラレオネ、リベリアにおけるEBOVの基本的再生産数（R0）はどのくらいであったか？
• RQ2 各国内における有効再生産数（Re）は、時間経過とともにどのように変化したか？
• RQ3 ギニアおよびシエラレオネでは、2014年半ばに制御策により感染拡大が低下したと見なせるか？
• RQ4 リベリアでは、制御策が講じられたにもかかわらずなぜ持続的な感染拡大が続いたのか？
• RQ5 モデルは、各国における介入策の有効性について、どのような示唆を示しているか？

主な発見

• ギニアにおける基本的再生産数（R0）は1.51（95％信頼区間：1.50–1.52）と推定され、中程度の感染拡大可能性を示した。
• シエラレオネではR0が著しく高く、2.53（95％信頼区間：2.41–2.67）に達し、激しい感染拡大を示した。
• リベリアのR0は1.59（95％信頼区間：1.57–1.60）であり、中程度のが持続的な感染拡大を示した。
• ギニアにおける有効再生産数（Re）は、2014年5月下旬に約1.0まで低下し、感染の制御が達成されたことを示唆した。
• シエラレオネでは、2014年7月下旬にReが約1.0まで低下し、感染拡大の抑制が成功したことを示した。
• リベリアでは、2014年8月下旬時点でReに顕著な低下が認められず、継続的な感染拡大と、制御策の不十分さが示された。