Predicting Pathogen Introduction: West Nile Virus Spread to Galápagos

Authors

  • A. MARM KILPATRICK,

    Corresponding author
    1. Consortium for Conservation Medicine, 460 W. 34th Street, New York, NY 10001, U.S.A.
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  • PETER DASZAK,

    1. Consortium for Conservation Medicine, 460 W. 34th Street, New York, NY 10001, U.S.A.
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  • SIMON J. GOODMAN,

    1. Institute of Zoology, Zoological Society of London, Regent's Park, London, NW1 4RY, United Kingdom
    2. Institute of Integrative and Comparative Biology, University of Leeds, Leeds, LS2 9JT, United Kingdom
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  • HELMUTH ROGG,

    1. Charles Darwin Research Station, Fundacion Charles Darwin, Puerto Ayora, Santa Cruz, Galápagos, Ecuador
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  • LAURA D. KRAMER,

    1. New York State Department of Health, Slingerlands, NY 12159, U.S.A.
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  • VIRNA CEDEÑO,

    1. Galápagos Genetics, Epidemiology and Pathology Laboratory, Galápagos National Park, Calle Duncan and Angermeyer, Puerto Ayora, Santa Cruz, Galápagos, Ecuador; Program of Biotechnology, University of Guayaquil, Guayaquil, Ecuador; and Concepto Azul, Cdla. Vernaza Notre Mz 10 Villa 34, PO Box 09-02-142A, Guayaquil, Ecuador
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  • ANDREW A. CUNNINGHAM

    1. Institute of Integrative and Comparative Biology, University of Leeds, Leeds, LS2 9JT, United Kingdom
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email kilpatrick@conservationmedicine.org

Abstract

Abstract: Emerging infectious diseases are a key threat to conservation and public health, yet predicting and preventing their emergence is notoriously difficult. We devised a predictive model for the introduction of a zoonotic vector-borne pathogen by considering each of the pathways by which it may be introduced to a new area and comparing the relative risk of each pathway. This framework is an adaptation of pest introduction models and estimates the number of infectious individuals arriving in a location and the duration of their infectivity. We used it to determine the most likely route for the introduction of West Nile virus to Galápagos and measures that can be taken to reduce the risk of introduction. The introduction of this highly pathogenic virus to this unique World Heritage Site could have devastating consequences, similar to those seen following introductions of pathogens into other endemic island faunas. Our model identified the transport of mosquitoes on airplanes as the highest risk for West Nile virus introduction. Pathogen dissemination through avian migration and the transportation of day-old chickens appeared to be less important pathways. Infected humans and mosquitoes transported in sea containers, in tires, or by wind all represented much lower risk. Our risk-assessment framework has broad applicability to other pathogens and other regions and depends only on the availability of data on the transport of goods and animals and the epidemiology of the pathogen.

Abstract

Resumen: Las enfermedades infecciosas emergentes son una amenaza crucial para la conservación y la salud pública, sin embargo la predicción y prevención de su emergencia son notoriamente difíciles. Diseñamos un modelo predictivo de la introducción de un patógeno zoonótico transmitido por vectores en el que consideramos todas las vías por las que pudiera ser introducido a una nueva área y comparamos el riesgo relativo de cada vía. Este marco es una adaptación de modelos de introducción de plagas y estima el número de individuos infecciosos que llegan a una localidad y la duración de su infectividad. Utilizamos el modelos para determinar la ruta más probable para la introducción del virus del Nilo a las Galápagos y las medidas que se pueden tomar para reducir el riesgo de introducción. La introducción de este virus altamente patógeno a este Sitio de Patrimonio Mundial único podría tener consecuencias devastadoras, similares a las vistas después de la introducción de patógenos en otras faunas insulares endémicas. Nuestro modelo identificó el transporte de mosquitos en aviones como el mayor riesgo de introducción del virus del Nilo. La diseminación del patógeno por medio de la migración aviar y la transportación de pollos de un día de edad parecieron ser las vías menos importantes. Humanos infectados y mosquitos transportados en contenedores marinos, en neumáticos o por el viento representaron un riesgo mucho menor. Nuestro marco de evaluación de riesgo es aplicable con otros patógenos y en otras regiones y solo depende de la disponibilidad de datos sobre el transporte de mercancía y animales y de la epidemiología del patógeno.

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