Wenn Terroristen gezielt die Vereinigten Staaten mit einer Milzbrand -Angriff , würde im Gesundheitswesen und politischen Entscheidungsträgern wichtige Informationen benötigen - wie zu wissen, die Wahrscheinlichkeit eines einzelnen infiziert zu werden , wie viele Fälle zu erwarten, und in welcher Muster , und wie lange zu geben, Antibiotika - Die Menschen von den tödlichen Bakterien zu schützen.
Diese Fragen gewonnen Dringlichkeit bei Milzbrand -geschnürt Buchstaben fünf Menschen getötet und 17 infiziert andere in der Folge der Terroranschläge vom September 2001. Jetzt , unter Verwendung von Informationen aus früheren Tierstudien und Daten von einem tödlichen Milzbrand Exposition Unfall in Russland in den späten 1970er Jahren , University of Utah und George E. Wahlen Department of Veterans Affairs Medical Center Forscher haben ein mathematisches Modell zur Beantwortung kritischer Fragen und führen Sie die Antwort auf eine groß angelegte Milzbrand Exposition entwickelt.
In einer Studie in PLoS Pathogens online, nutzen die Wissenschaftler ihr Modell an , dass für eine individuelle, eine 50-prozentige Chance , sich mit Milzbrand (wie ID50 bekannt) infiziert haben, zu schätzen, die er oder sie würde 11.000 Sporen der Bakterien einatmen . Ein 10 -Prozent-Wahrscheinlichkeit der Ansteckung würde Einatmen 1700 Sporen benötigen und eine 1 -prozentige Chance der Infektion würde durch Einatmen von 160 Sporen entstehen. Die Forscher fanden auch , dass bei ID50 , die mediane Zeit für Anthrax- Symptome auftreten ist 9,9 Tage und die optimale Zeit, um Antibiotika zu nehmen ist 60 Tage.
" Anthrax ist eine gut untersuchte Krankheit und tierexperimentellen Daten vorhanden sind , aber es gibt keine wirkliche gute Informationen über Dosis-Wirkung für die Krankheit beim Menschen ", sagt Adi V. Gundlapalli , MD, Ph.D., ein Spezialist für Infektionskrankheiten und Epidemiologe , Associate Professor für innere Medizin an der U von U School of Medicine und Stabsarzt an der Salt Lake City George E. Wahlen Department of Veterans Affairs Medical Center. " Wir wollen nicht übermäßig ängstlich zu sein , aber wir müssen im Falle eines bioterroristischen Angriffs mit Milzbrand vorbereitet sein."
Obwohl Studien mit Tieren an anderen Institutionen haben bei Milzbrand sah , sind die Daten begrenzt ist und in der Regel beteiligt Erprobung von Impfstoffen und nicht die Forderungsbeträge für Infektionen. Nachlese Informationen vor versehentlichen Aufnahmen in Einzelfällen schwierig und oft nicht hilfreich. So versammelten sich Toth und Gundlapalli was nützliche Informationen aus tierexperimentellen Studien in der medizinischen Literatur berichtet, und kombinierte sie mit Daten aus einer versehentlichen Exposition zu einem Bioterrorismus Pflanzensowjetunion, die in der Stadt Swerdlowsk , Russland aufgetreten ist, im Jahr 1979 dann .
Gundlapalli , der als Postdoktorand an der U von U geholfen Bioterrorismus Überwachungssystem für die Olympischen Winterspiele 2002 in Salt Lake City zu bauen, und Damon JA Toth , Ph.D., ein Mathematiker und Assistant Professor für Innere Medizin an der U von U, sind Co- ersten Autoren der Studie .
Anthrax ist auf der Haut von toten Tieren und ihre Sporen können Tausende von Jahren leben gefunden. Menschen können infiziert werden , wenn sie sich in unmittelbarer Nähe zu Milzbrand , wie ein Landarbeiter , die ein totes Tier ausgesetzt sein können und inhaliert Sporen der Bakterien. Es kann aber auch im Labor hergestellt und auf andere Weise , zum Beispiel wenn Personen geöffnet Buchstaben Anthrax enthalten oder wenn die Sporen in einen Aerosol gelegt und über große Flächen von Windströmungen dispergiert verteilt werden.
Frühere Studien an anderen Institutionen hatten sofern sehr unterschiedlichen Schätzungen der Chance, sich mit Anthrax mit niedrig dosiertem Exposition infiziert. Zum Beispiel, ein Modell, das auf Tierdaten geschätzt eine 1-Prozent-Wahrscheinlichkeit des Werdens durch das Einatmen eine Spore infiziert, während eine andere Studie schätzt, dass gesunde Menschen würden so gut wie keine Chance, nach dem Einatmen von bis zu 600 Sporen infiziert haben. Aber die Analyse der Ergebnisse von einer besser dokumentiert, nicht-menschlichen Primatenstudie an einer anderen Institution, in Kombination mit einer sorgfältig konstruierten mathematischen Modell für den Menschen falls Toth geschätzt, dass die Zahl der Sporen für eine 1-prozentige Chance der Infektion erforderlich ist 160. Diese Schätzungen wurden durch die Entwicklung und Verfeinerung eines konkurrierenden-Risiko-Modell, in dem die eingeatmeten Bakterien versucht, eine Infektion in der Lunge Einrichten und der menschliche Körper versucht, zu vertreiben oder zu kontrollieren, die Bakterien abgeleitet. Toth dann verfügbar Tierversuchsdaten, um die Arbeitsweise des Modells zu optimieren, um Ergebnisse, die den Zeitpunkt der Fälle in Sverdlovsk abgestimmt produzieren.
"Unsere Studie , zum ersten Mal übernimmt die besten Daten und Modellierungstechniken auf Dosis-Wirkungs Verfügung und bewertet sie kritisch ", sagt Toth . "Niemand Studie erfüllt alle unsere Kriterien das beste Modell , so dass wir verfeinert die verfügbaren Informationen zu unserem Modell zu entwickeln . "
" Wenn das Institute of Medicine wurde gebeten, sich mit der Wirksamkeit aussehen und Kosten verschiedener Strategien zu einer Milzbrand im Jahr 2012 zu reagieren , hob der Ausschuss einen kritischen Bedarf an genauen Informationen über die Zeit von der Exposition bis die Menschen krank wurde und wie dies je ändern von der Dosis ", sagte Andrew Pavia , MD, Professor und Leiter der Kinderkardiologie Infektionskrankheiten an der University of Utah und Mitglied der IOM Ausschuss , der den Report schrieb " Vorpositionierung Antibiotika für Anthrax ", und ein Berater CDC an Milzbrand . "Die Zeit zwischen der Exposition und wenn die Symptome zu entwickeln, ist die effektivste Zeit, um Antibiotika, um Krankheiten vorzubeugen verwalten. Diese Studie fügt einen durchdachten Ansatz , um mit allen verfügbaren Daten, um diese Schätzungen zu verbessern, aber erhebliche Unsicherheit bleibt bestehen. " Pavia war nicht an der Studie beteiligt
Zusammen mit vorhandenen Tierstudien erwies sich Daten aus dem Unfall im Sverdlovsk gesammelt von unschätzbarem Wert. Bis zu 100 Menschen starben , wenn ein Filter wurde versehentlich ein Stück der Ausrüstung in einer Fabrik , die Entwicklung von Milzbrand als Waffe Bioterrorismus blieb . Die Sporen der Bakterien in die Luft in der Nähe der Stadt Swerdlowsk freigegeben. Die Sowjets schließlich ließ externen Experten , um den Unfall zu untersuchen. Aus öffentlich zugänglichen Konten, die trotz begrenzter Datensätzen und einer erheblichen Verzögerung vor der Untersuchung , so scheint es , dass Wissenschaftler konnten schätzen, wenn die Freigabe passiert , Grundstück , wo die Menschen waren in der näheren Umgebung , wenn es aufgetreten ist, und dann Blick auf Wetteraufzeichnungen den Wind zu identifizieren Ströme . Mit diesen Informationen aufgezeichnet sie , wie die Sporen wurden in Bezug auf Menschen, die infiziert wurden verstreut.
Das Timing und die geographischen Verteilung der am besten dokumentierten Fällen von Sverdlowsk entsprachen sowohl die Form der Dosis -Wirkungs-Kurve und die Verteilung der durch das neue Modell hergestellt Inkubationszeiten . Das Modell beleuchtet auch , wie lange Antibiotika sollten nach einer Belichtung gegeben , um die Chancen einer Infektion zu verringern. Die Modellvorhersagenentsprechen so gut mit öffentlich zugänglichen Daten, Sverdlovsk Gundlapalli und Toth glauben, dass sie das Modell verwenden können, um eine vernünftige Schätzung , wie Forderungen an Milzbrand würde entfalten , vor allem bei niedrigen Dosen der Bakterien.
"Durch die Kombination der Daten aus Sverdlovsk und früheren Studien , können wir vertretbare Schätzwerte , wie Szenarien spielen könnte , ob Milzbrand wurden bei einem Terroranschlag freigesetzt machen", sagt Gundlapalli . " Wie viele Fälle könnten wir erwarten? Wann würden erwarten, werden die Fälle sehen? Wie lange sollen wir behandeln Menschen mit präventiven Antibiotika ausgesetzt? Unser Modell bietet echte Antworten auf die politischen Entscheidungsträger zu helfen, wenn sie brauchen diese Informationen. "