《Ecological Modelling》：An empirically-parameterized spatio-temporal extended-SIR model for combined dilution and vaccination mitigation for rabies outbreaks in wild jackals
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本研究针对狂犬病在豺种群中传播的防控难题，构建了一个结合空间显性、宿主移动和食物资源动态的SEI模型，并采用基于主体的模拟方法，评估了疫苗接种和种群稀释两种干预策略的效果。研究发现，优化配置的疫苗接种能有效降低疫情传播规模，而种群稀释在某些条件下可能产生反效果，揭示了干预策略间存在复杂的相互作用。该研究为制定更精准的野生动物疫病防控策略提供了理论依据。
狂犬病是一种致命的人畜共患病，对公共卫生和野生动物保护构成持续威胁。在全球范围内，野生动物，如豺，是狂犬病病毒的重要储存宿主，其种群动态和移动模式深刻影响着疫情的传播。然而，传统的流行病学模型往往忽略了宿主空间行为、资源可用性以及干预措施之间复杂的相互作用，这限制了我们预测和控制疫情的能力。特别是在像以色列哈罗德谷这样的地区，豺种群密度高、活动范围与人类居住区重叠，狂犬病疫情反复发生，亟需更精细化的管理策略。当前，疫苗接种和种群稀释是控制野生动物狂犬病的主要干预手段，但它们的相对有效性、最佳实施方式以及潜在的相互干扰效应尚不完全清楚。为了解决这些问题，研究人员开展了一项结合理论建模和计算模拟的深入研究。
为了回答上述问题，研究人员在《Ecological Modelling》上发表论文，开发了一个新颖的时空流行病学模型。该模型的核心是一个扩展的SEI（Susceptible-Exposed-Infected，易感-暴露-感染）框架，并融入了空间结构（以活动中心为节点构成网络）、宿主在活动中心间的移动（受食物梯度驱动）、食物资源动态以及两种关键的流行病干预政策（Epizootic Intervention Policies, EIPs）：口服疫苗接种和种群稀释。研究团队采用了基于主体模拟（Agent-Based Simulation, ABS）的方法，利用在以色列哈罗德谷和哈马亚诺特谷通过ATLAS（Advanced Tracking and Localization of Animals in real-life Systems）野生动物追踪系统长期收集的豺群时空移动数据来实例化和验证模型。关键技术方法包括：1) 构建包含多个活动中心的空间网络模型，描述豺的移动；2) 建立包含易感（S）、暴露（E）、感染（I）和疫苗接种（V）状态的SEI-V动力学方程；3) 引入受食物资源影响的宿主移动机制；4) 定义并优化疫苗接种和种群稀释两种EIPs的配置策略；5) 使用基于主体的模拟来运行和评估不同场景下的疫情传播。
模型构建与理论分析
研究人员首先建立了一个复杂的数学模型，该模型将种群动力学、流行病传播、空间移动和干预措施整合在一起。理论分析证明，该模型在给定初始条件下存在唯一解，这为后续的数值模拟提供了坚实的数学基础。更重要的是，理论分析揭示了一个关键点：虽然疫苗接种总是能降低疫情的基本再生数（R0），但种群稀释在某些特定条件下可能产生反效果，反而促进疫情的传播。这一理论预测为后续的模拟结果提供了重要的预判。
干预策略的单体与组合效应
模拟结果清晰地展示了不同EIPs的效果。首先，与不采取任何干预措施相比，无论是随机还是优化配置的疫苗接种，都能显著降低疫情的平均基本再生数（Average Reproduction Number, ARN）和最大感染比例（Max Infected, MI）。然而，种群稀释的效果则较为复杂。在疫苗接种覆盖率较低的情况下，实施种群稀释甚至可能导致ARN和MI升高，即起到反作用。这表明，单纯地减少种群密度未必能有效控制疫情，反而可能因扰乱种群结构、促进个体移动而加速病毒扩散。当结合使用两种EIPs时，其效果并非简单的叠加。研究发现，只有当疫苗接种达到足够高的覆盖率时，种群稀释才能发挥积极的辅助作用；否则，两者可能产生拮抗效应。这意味着干预策略的制定需要综合考虑，而非孤立实施。
生态因素对干预效果的影响
研究还深入探讨了生态因素，如豺的种群密度和在活动中心间的迁移率，如何影响EIPs的有效性。结果显示，较高的种群密度和迁移率通常会导致更严重的疫情爆发。更重要的是，种群稀释策略的效果对宿主的迁移率尤为敏感。在高迁移率环境下，稀释策略控制疫情的效果会大打折扣，甚至变得无效或有害。这突出了在制定干预策略时，必须充分考虑当地的种群生态学和行为学特征。
研究结论与意义
本研究通过构建一个整合了空间、生态和流行病学因素的复杂模型，深入探讨了狂犬病在豺种群中的传播动力学以及不同干预策略的有效性。主要结论如下：首先，优化配置的疫苗接种是控制狂犬病疫情最可靠、最有效的策略。其次，种群稀释作为一种干预手段具有潜在风险，其效果高度依赖于当地的生态条件（特别是宿主迁移率）和疫苗接种的覆盖水平，在实施前需要审慎评估。第三，疫苗接种和种群稀释之间存在复杂的相互作用，盲目结合使用可能事与愿违。最后，宿主的空间行为（如迁移）是决定疫情传播和干预效果的关键驱动因素，在模型和防控实践中必须给予足够重视。
这项研究的意义重大。在理论上，它推进了对空间显性流行病学模型的理解，强调了宿主行为、资源动态和干预措施之间相互作用的重要性。在实践上，它为野生动物疾病管理者提供了宝贵的决策支持。研究表明，在类似以色列哈罗德谷这样的生态系统中，应将资源优先投入到大规模、优化分配的口服疫苗投放上。若考虑辅以种群稀释，则必须确保疫苗接种已经达到了很高的覆盖率，并仔细评估当地种群的移动模式。该研究框架和方法也具有可扩展性，为研究其他野生动物疾病系统提供了有价值的工具和思路。总之，这项工作凸显了采用多维度、整合性策略应对复杂人畜共患病的必要性，为实现更精准、更有效的狂犬病防控指明了方向。
