Как COVID и H1N1 прошлись по городам США всего за несколько недель

Специалисты в области общественного здравоохранения из Школы общественного здоровья имени Мейлмана при Колумбийском университете использовали продвинутые компьютерные симуляции, чтобы проследить, как пандемия гриппа H1N1 2009 года и пандемия COVID-19 2020 года распространялись по Соединённым Штатам. Их результаты показывают, насколько быстро респираторные pandemии могут разрастаться и почему остановить их на ранних этапах настолько сложно. Работа, опубликованная в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, является первой, которая напрямую сравнивает, как эти две пандемии перемещались по столичным районам США.

Обе вспышки имели серьёзные последствия в Соединённых Штатах. Пандемия гриппа H1N1 2009 года привела к 274 304 госпитализациям и 12 469 смертям. Пандемия COVID-19 оказалась ещё более разрушительной: по состоянию на сегодняшний день зарегистрировано около 1,2 миллиона подтверждённых смертей.

Исследователи поставили цель понять

Исследователи поставили цель понять, как эти пандемии перемещались географически, чтобы улучшить планирование на случай будущих вспышек. Для этого они объединили детальную информацию о путях передачи каждого вируса с компьютерными моделями, которые учитывали авиаперелёты, повседневные поездки на работу и возможность событий с суперарраспространением. Их анализ был сосредоточен более чем на трёхстах столичных районах по всей территории США.

Быстрое распространение до первых предупреждений

Симуляции показали, что обе пандемии уже широко циркулировали в большинстве столичных районов всего за несколько недель. Такое широкое распространение часто происходило до раннего выявления случаев или до введения мер государственного реагирования. Хотя H1N1 и COVID-19 следовали разным маршрутам между населёнными пунктами, обе пандемии полагались на общие центры передачи, включая крупные метрополии, такие как Нью-Йорк и Атланта. Авиаперелёты сыграли гораздо большую роль, чем ежедневные поездки на работу, в обеспечении этого быстрого распространения. В то же время непредсказуемые паттерны передачи добавляли значительную неопределённость, затрудняя прогнозирование того, где вспышки возникнут в реальном времени.

«Быстрое и неопределённое распространение гриппа H1N1 2009 года и COVID-19 2020 года подчёркивает сложности своевременного обнаружения и контроля. Расширение мониторинга сточных вод в сочетании с эффективными мерами инфекционного контроля потенциально могло бы замедлить начальное распространение будущих пандемий», — говорит ведущий автор исследования Сен Пэй, доктор философии, доцент наук об окружающей среде в Школе Мейлмана Колумбийского университета.

Мониторинг сточных вод и подготовка к пандемиям

Предыдущие исследования подчёркивали ценность мониторинга сточных вод как инструмента раннего предупреждения. Новое исследование добавляет дополнительные доказательства того, что расширение наблюдения за сточными водами может сыграть важную роль в повышении готовности к пандемиям и замедлении ранней передачи.

Помимо реконструкции распространения двух последних пандемий, исследователи разработали гибкую методологию, которую можно использовать для изучения ранних стадий других вспышек. Хотя человеческое передвижение, особенно авиаперелёты, является важным фактором распространения пандемий, команда отмечает, что и другие факторы также влияют на развитие вспышек. К ним относятся демографические характеристики населения, учебные календари школ, зимние каникулы и погодные условия.

Авторы и длительная работа по прогнозированию

Первым автором статьи является Жэньцюань Чжан из Даляньского технологического университета (Далянь, Китай). Среди дополнительных авторов — Жуй Дэн и Ситон Лиу из Даляньского технологического университета; Цин Яо и Джеффри Шейман из Колумбийского университета; Брайан Т. Гренфель из Принстона; и Сесиль Вибуд из Национальных институтов здравоохранения.

В течение более десяти лет Джеффри Шейман и его коллеги, включая Сена Пэя, работают над совершенствованием методов отслеживания и моделирования распространения инфекционных заболеваний, таких как грипп и COVID-19. Их инструменты для прогнозирования в реальном времени оценивают, насколько быстро растут вспышки, куда они, вероятно, будут распространяться и когда могут достичь пика, помогая направлять решения в сфере общественного здравоохранения.

Материалы предоставлены Школой общественного здоровья имени Мейлмана Колумбийского университета. Примечание: содержание могло быть отредактировано в целях стиля и объёма.

Список авторов и ссылка на статью: Рэньцюань Чжан, Жуй Дэн, Ситон Лиу, Цин Яо, Джеффри Шейман, Брайан Т. Гренфель, Сесиль Вибуд, Сен Пэй. Reconstructing the early spatial spread of pandemic respiratory viruses in the United States. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2026; 123 (2) DOI: 10.1073/pnas.2518051123