Uitbraak infectieziekte? Wiskunde helpt om snel de juiste beslissing te nemen
Een baan dankzij COVID. Niet veel mensen kunnen dat zeggen; promovendus Vera Arntzen wel. Zij bracht de afgelopen vier jaar twee belangrijke infectie-eigenschappen van SARS-CoV-2 in kaart. Dankzij haar onderzoek is het nu voor experts mogelijk goed geïnformeerde beslissingen te nemen over bijvoorbeeld quarantainetijd. Heel handig voor toekomstige uitbraken.
Experts op het gebied van infectieziekten, of ‘infectieziektedetectives’, zoals Arntzen ze noemt, gaan bij een nieuwe uitbraak meestal uit van twee belangrijke eigenschappen van een infectieziekte: de incubatietijd en de latente periode. Het is heel belangrijk om al snel na een uitbraak maatregelen te nemen. Maar juist in die fase weet je nog heel weinig. ‘Je hebt heel weinig data en de data die je hebt, zitten vol vertekeningen’, zegt Arntzen, die 16 oktober promoveert.
De incubatietijd is de tijd tussen het moment van infectie tot het verschijnen van de eerste symptomen.
De latente periode is de tijd tussen het moment van infectie tot het moment dat iemand start met besmettelijk zijn.
Besmet op de bruiloft of het voetbalveld? Dat is lastig te zeggen
Hoe komen al die vertekeningen in de data? Bij sommige ziekten is het moment van infectie heel makkelijk aan te tonen. Als de halve bruiloft voedselvergiftiging heeft, bijvoorbeeld, dan moet de besmetting daar wel gebeurd zijn. Bij SARS-CoV-2 is dat lastiger. ‘Het kan via allerlei soorten contacten gebeuren, van theedrinken met een vriend tot de verjaardag van je buurman.’ Je hebt dus een periode waarbinnen de infectie heeft plaatsgevonden, in plaats van een duidelijk moment.
Als onderzoekers de incubatietijd schatten, gaan ze er vanuit dat het risico op infectie de gehele periode gelijk is. Maar dat is natuurlijk niet zo. Bij iemand overnachten geeft een hoger risico dan een praatje in het park als je de hond uitlaat. En daarbij is het risico überhaupt niet constant aan het begin van een uitbraak, legt Arntzen uit. ‘Het risico op infectie neemt steeds sneller toe, dus aan het einde van de periode is het risico veel groter dan aan het begin.’
Bij iemand overnachten geeft een hoger risico dan een praatje in het park als je de hond uitlaat.
Latente periode schatten is extra moeilijk
Hebben we het over de latente periode, dan zit de onzekerheid niet alleen aan de kant van het infectiemoment, maar ook bij de start van de besmettelijkheid. Je hebt het zelf niet door als je besmettelijk wordt en dus is er bijna geen data over beschikbaar. Daardoor is het schatten van de latente periode extra moeilijk.
Zeker bij SARS-CoV-2 is de schatting van die periode heel belangrijk. Er zijn namelijk ook genoeg mensen die besmet zijn maar geen symptomen vertonen. Die hebben dus géén incubatietijd, maar wel een periode waarin ze wel geïnfecteerd, maar nog niet besmettelijk zijn. Idealiter stem je je maatregelen dus af op de latente periode, legt Arntzen uit.
Maatregelen kwamen te laat bij deltavariant
Goed, de vertekeningen zijn in kaart gebracht. En dan? Arntzen verbeterde de schattingen van SARS-CoV-2 met een unieke dataset die ze tot haar beschikking had: SARS-CoV-2-data uit Vietnam. In Vietnam waren ze vrij laat met vaccineren en door hun “zero tolerance-beleid” waarden er lange tijd geen andere virusvarianten rond. De geschatte incubatietijd en latente periode op basis van deze dataset hadden dus betrekking op de deltavariant en waren geen optelsom van immuniteit door vaccinatie en andere virusvarianten.
Vietnam heeft veel ervaring met infectieziekten
Arntzens onderzoek met de unieke Vietnamese dataset had nog een bijzonder aspect: Arntzen is tweemaal in Vietnam geweest. ‘Wat me het meest intrigeerde in Vietnam, is dat akelige infectieziekten daar aan de orde van de dag zijn, terwijl dat hier best een ver-van-je-bed-show is. Toch moeten ook wij een manier vinden om samen te leven met infectieziekten. COVID is niet de laatste pandemie. Het beste wat je kunt doen, is je voorbereiden.’
Mede dankzij de Vietnamese dataset concludeert Arntzen in haar proefschrift dat de latente periode van de deltavariant korter is dan eerder aangenomen. Er zit dus meer tijd tussen de start van besmettelijkheid en de eerste symptomen. Bij de deltavariant zag je dat er veel nieuwe gevallen doorheen sijpelden. Controlemaatregelen zoals quarantaine naar aanleiding van contactonderzoek komen te laat als iemand lang ongemerkt besmettelijk is geweest.
Nieuwe software voor toekomstige uitbraken
Arntzen begaf zich op onbekend terrein met haar onderzoek. Bestaande statistische modellen konden niet omgaan met vertekeningen in de data. Om dit op te lossen, ontwikkelde ze zelf nieuwe statistische modellen. Die nieuwe software helpt om in de toekomst de incubatietijd en latente periode beter en sneller te kunnen inschatten. Toch moet je bij elke uitbraak weer opnieuw kijken. ‘Elke infectieziekte is weer net anders en ook de informatie over de eerste besmettingen verschilt. Het is altijd een combinatie van de optimale methode en de optimale manier van data verzamelen.’