Математик из Университета Вандербильта и эксперт по инфекционным заболеваниям из Медицинской школы Нью-Йоркского университета объединились для создания математической модели распространения сибирской язвы по почте.
Модель, которая опубликована в выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences от 14 мая, имитирует недавнюю вспышку смертельных исходов от сибирской язвы, передаваемых по почте, в Соединенных Штатах и демонстрирует, что все известные случаи заражения могут быть объяснено заражением, распространяемым по почте из шести оригинальных конвертов. Анализ показывает, что:
Первоначальные письма, содержащие сибирскую язву, могли «перекрестно заразить» целых 5 000 других почтовых отправлений, но на таком низком уровне, что только два получателя умерли; Из-за удивительного количества перекрестного заражения наибольший риск для общества исходил от контактов с почтовыми работниками и получателями перекрестно зараженных писем.
Пожилые люди подвергаются значительно большему риску таких нападений, чем молодежь и люди среднего возраста;
Быстрое и широкое применение антибиотиков среди почтовых работников и людей в непосредственной близости от места получения оригиналов писем, вероятно, предотвратило значительное число дополнительных инфекций;
Учитывая масштаб проблемы, вакцинация всех профессиональных почтовых операторов может быть рекомендована;
Модель представляет собой основу, которую можно использовать для быстрого выявления и сдерживания любых будущих вспышек.
Моделирование было разработано Гленном Ф. Уэббом, профессором математики в Вандербильте, и Мартином Дж. Блазером, профессором медицины Фредерика Х. Кинга, председателем медицинского факультета и профессором микробиологии Нью-Йоркского университета. Школа медицины. Они дружат и сотрудничают уже несколько лет и имеют совместный грант Национального института здравоохранения для изучения эволюции бактерий и динамики популяций.
В качестве председателя медицинского отдела Нью-Йоркского университета и из-за своего опыта в области инфекционных заболеваний, Блазер был задействован в дни после террористических атак 11 сентября мэром Нью-Йорка Руди Джулиани для участия в небольшой оперативной группе по биотерроризм. «Мэр спросил нас, о чем ему следует беспокоиться, и некоторые из нас ответили ему, что это сибирская язва, потому что, по сравнению с другими инфекционными заболеваниями, террористам относительно легко использовать ее для причинения вреда», - говорит Блейзер.
В октябре прошлого года, после известия о том, что конверты, наполненные спорами сибирской язвы, были отправлены по почте нескольким правительственным чиновникам и журналистам, Блазер стал участвовать в расследовании случаев, имевших место в Нью-Йорке.«Изначально все дела были связаны с почтой. Затем был случай с женщиной в Бронксе, который никто не мог понять, и явно не связанный с этим случай с женщиной в Коннектикуте две недели спустя», - говорит Блейзер. «В тот момент я понял, что это должна быть почта, и это должна быть модель перекрестного заражения».
Блазер поделился своими идеями с Уэббом, и они оба согласились попытаться разработать математическую модель, которая адекватно объясняет основные факты осенней вспышки на основе перекрестного заражения. По словам ученых, модель не докажет, что все случаи были вызваны загрязненными письмами, но продемонстрирует, что объяснение возможно. (Другая гипотеза, которая была предложена в отношении явно не связанных смертей, состоит в том, что жертвы были заражены спорами сибирской язвы, принесенными по ветру из зараженных почтовых учреждений.)
«Это был очень захватывающий и интересный проект, - говорит Уэбб. «Это было не похоже ни на что, что я когда-либо делал раньше, потому что это было очень быстрое производство. Мы подумали, что эта тема очень актуальна, и знали, что нужно действовать быстро».
С октября прошлого года было зарегистрировано 22 случая заражения сибирской язвой. Одиннадцать были вызваны вдыханием спор сибирской язвы, а 11 - кожным (кожным) контактом. Пятеро из тех, кто вдохнул сибирскую язву, умерли: фоторедактор во Флориде, два почтовых работника и две женщины, не имевшие явной связи с оригинальными письмами. Федеральная целевая группа, расследующая эти случаи, сообщает, что четыре оригинальных письма были обнаружены, и официальные лица публично заявили, что, по их мнению, по крайней мере два дополнительных письма с сибирской язвой прошли через почтовую систему, но не были найдены.
Математическая модель отслеживает зараженные письма через различные «узлы» в почтовой системе. Первый узел - это точка, в которой письма поступают в систему, либо в почтовый ящик, либо в почтовое отделение. Затем письма перемещаются на местные почтовые станции. Оттуда они транспортируются на региональные станции и обратно на местные станции перед доставкой. Каждому из узлов присваивается разный уровень риска распространения спор сибирской язвы в зависимости от того, как обрабатываются письма.
В частности, модель фокусируется на том, как споры могут просачиваться из оригинальных конвертов, когда они проходят через высокоскоростные сортировочные машины, используемые в региональных почтовых учреждениях, и могут загрязнять сотни и тысячи других писем, проходящих через это учреждение. в то же время. «Вероятным механизмом высвобождения спор из внутренней части оболочки является действие мехов обрабатывающих машин, которые могут втягивать споры на последующие оболочки или в них», - заявляют они.
Ученые обнаружили, что модель лучше всего соответствует осенней вспышке, когда они предполагают, что было шесть оригинальных писем, каждое из которых содержало триллионы спор сибирской язвы. Они подсчитали, что эти письма, хотя и плотно запечатанные, заразили около 5 000 других писем гораздо меньшим количеством спор, от 10 до 10 000 на штуку.
Это говорит о том, что 5 000 получателей получили письма с перекрестным заражением, но уровень заражения был настолько низким, что воздействие оказалось смертельным только в двух случаях. Вероятно, не случайно обе жертвы были пожилыми. Данные, основанные на случайном выбросе сибирской язвы в 1979 году в России, свидетельствуют о том, что уровень смертности среди пожилых людей значительно выше, чем среди молодежи и людей среднего возраста, отмечают исследователи..
«Что очень поразительно, так это то, что только один из смертей был получателем оригинального письма», - говорит Уэбб. «Гораздо большую опасность представляют почтовые работники и получатели перекрестно зараженных писем. Так что угроза намного больше, чем люди думали раньше».
Если их модель верна, «быстрое и широкое использование антибиотиков среди почтовых работников и лиц, находящихся в непосредственной близости от получателей оригинальных писем, вероятно, предотвратило значительное количество случаев», - пишут Блейзер и Уэбб. Они предполагают, что вакцинация всех почтовых работников и других профессиональных почтальонов может быть желательной ввиду масштаба потенциальной проблемы.
В случае другой вспышки сибирской язвы, передаваемой по почте, модель обеспечивает структуру, которую можно использовать для выяснения того, что происходит, быстрее, чем это было бы возможно в противном случае. «Если бы, не дай Бог, произошла еще одна вспышка и случаи начали бы появляться в разных местах, модель можно было бы использовать для работы в обратном направлении, чтобы определить группы людей, которым необходимо получать антибиотики или вакцину», - говорит Блазер.
Моделирование было поддержано фондами Национального научного фонда и Национальных институтов здравоохранения.
Чтобы узнать больше об исследованиях Вандербильта, посетите Exploration, исследовательский онлайн-журнал Вандербильта по адресу