모델과 현실이 충돌할 때: 전염병과 팬데믹 사망률 예측 검토

[전체 보고서 PDF는 아래에서 확인 가능합니다.]

역학에서 모델링은 현실에 대한 유용한 대안이 될 수 있는데, 매우 복잡한 시스템에서 모든 실제 상호작용을 관찰하고 기록하는 것은 종종 불가능하기 때문입니다. 시스템을 일련의 방정식이나 확률 기반 분포로 축소하려고 시도함으로써 특정 자연 조건에서 발생할 수 있는 일을 유용한 정도로 반영할 수 있는 결과를 생성할 수 있습니다. 다양한 역학적 환경에서 장기간 관찰 연구를 수행하는 것보다 훨씬 저렴하고 빠릅니다. 

수년간의 방대한 병렬 연구를 몇 초의 고성능 컴퓨팅으로 전환하는 것의 매력은 분명합니다. 그러나 프로그램의 설계와 프로그램이 계산하도록 지시된 입력 매개변수에 완전히 의존하기 때문에 모델의 출력은 자연 현상에 대한 영화적 기록이라기보다는 인간이 그린 그림에 더 가깝습니다. 2차원 그림처럼 예술가가 원하고 충분한 기술이 있다면 현실에 대한 유용한 근사치를 제공할 수 있습니다. 또는 시청자가 자연에서 발생하지 않는 것을 보게 하는 그림을 제공하여 특정 측면을 과장하고 다른 측면을 최소화할 수 있으며, 의도적으로 또는 우연히 직접 관찰하면 발생하지 않을 수 있는 감정이나 반응을 유발할 수 있습니다. 중요한 통찰력을 제공하지만 기껏해야 대략적인 모방일 뿐입니다.

인간 질병 모델링은 인구 수준에서 드문 사건을 예측하려는 경우 더욱 복잡해집니다. 질병을 촉진하거나 완화하는 조건과 대응책이 시간이 지남에 따라 크게 변하기 때문입니다. 이전에는 전염병으로 인해 10세 이전에 모든 어린이의 약 절반이 사망했지만, 위생, 생활 조건, 영양 및 항생제의 출현으로 인해 부유한 국가에서는 사망률이 비교적 드뭅니다. 흑사병, 아마도 박테리아 때문일 거야 예 르시 니아 페스티스, 지금은 환경 조건이 덜 유행하고 감염이 일반적인 항생제로 쉽게 치료되기 때문에 극히 가능성이 낮습니다. 현재의 건강 위험 가능성을 예측하기 위해 그러한 역사적 사건에 의존하는 것은 라이트 형제의 원래 비행기 설계의 성능에 근거하여 현대 항공 여행의 안전성을 예측하는 것과 같습니다.

코로나19 발병 초기부터, 그리고 실제로 몇 년 전부터, 발병 및 팬데믹의 위험에 대한 국제적 공중 보건 강조가 증가했습니다. 이는 지난 몇 년 동안 감염병 사망률이 전반적으로 꾸준히 감소한 것을 감안할 때 어울리지 않는 것처럼 보일 수 있지만, 30년, 이러한 우려로 인해 전례 없는 자금 지원 요청과 여러 국제 보건 기관의 대대적인 재편이 이루어졌습니다. 리즈 대학교의 REPPARE 프로젝트에서 2024년에 발표한 보고서, 공황상태보다 합리적인 정책, 팬데믹 예방, 대비 및 대응(PPPR) 정책 개발에 관여하는 몇몇 주요 국제 기관의 보고서에서 위험이 잘못 표현되었다는 것을 입증했습니다. 중요한 이유 중 하나는 질병 발생을 탐지하고 기록하기 위한 의료 및 기술 발전의 발전을 고려하지 못한 것입니다.

코로나19 팬데믹의 급성기가 끝나면서 많은 국가들이 공중 보건 대응과 미래의 팬데믹 위험을 다루는 우선순위와 방식을 검토하고 있습니다. 세계보건기구 회원국들은 제안된 팬데믹 합의 그리고 수용 최근 수정 사항 국제 보건 규정에 따라. 동시에, 새로운 PPPR 기관이 이미 여러 개 설립되었으며, 여기에는 새로운 팬데믹 펀드, 국제 병원체 감시 네트워크및 의료 대응 플랫폼이들 모두는 투자 사례와 재무 요구 사항을 업데이트하고 있습니다.

현재 Metabiota에 흡수된 회사의 예측 모델링 은행 나무, 팬데믹 위험과 자금 조달 증가 필요성에 대한 대화에 상당히 기여했습니다. 이는 G20 고위급 독립 패널(HLIP)에서 위험 평가를 위한 두 가지 주요 출처 중 하나를 구성했습니다. 신고 2021년 20월, GXNUMX 국가 그룹의 정보를 전달하는 데 영향을 미쳤습니다. SUPPORT WHO의 PPPR 의제를 위해. REPPARE 이전에 다루었던 논문에 근거한 모델 출력 해석에 대한 우려 메도우즈 등(2023) 여기에는 Metabiota(Ginkgo Bioworks) 저자가 포함됩니다. Ginkgo Bioworks는 이제 다음을 제공했습니다. 좀 더 자세한 보고서 뉴질랜드 왕립 COVID-19 위원회의 교훈에 대하여 – 전염병 및 팬데믹 잠재력을 지닌 병원균으로 인한 미래 사망률 추정 – 이하 Bioworks 보고서라고 합니다. 

Bioworks 보고서는 전염병과 팬데믹이 인간 건강에 미치는 위협을 예측하는 것을 목표로 합니다. 위험은 계산 역학 및 극한 사건 모델링 시뮬레이션을 통해 추정하여 호흡기 질환, 특히 팬데믹 인플루엔자, 신종 코로나바이러스 및 바이러스성 출혈열(VHF)로 인한 "저빈도, 고심각도" 전염병 및 팬데믹으로 인한 사망률을 추정합니다. 

예측된 발병의 상대적 빈도와 규모는 Bioworks 보고서의 아래 그래픽에서 확인할 수 있습니다. 거의 모든 사건은 확인된 자연적 기원의 모든 현대 팬데믹처럼 비교적 사망률이 낮지만, 평균 연간 '예상' 사망자 수의 주요 원인은 현대 의학이 개발된 이래로 세계에서 본 적이 없는 규모의 드물지만 거대한 사건에서 비롯됩니다. 

Bioworks 보고서는 이러한 급성 호흡기 질환 발병으로 인해 매년 평균 2.5만 명이 사망한다고 결론지었습니다(전염성 독감만 해도 1.6만 명). 많은 사람이 이러한 결과를 믿을 수 없다고 생각할 것입니다. XNUMX세기 동안 이렇게 많은 연간 독감 사망자가 발생한 적이 없었고, 지난 세기에, 1957-8년과 1968-9년에 사망률이 모델이 제시하는 평균에 도달했습니까? WHO는 Covid-19를 자연적 발병으로 포함하면 XNUMX년 동안 보고된 사망률이 XNUMX만 명에 불과하다고 생각합니다.

VHF의 경우 보고서는 전 세계적으로 평균 26,000명, 사하라 이남 아프리카에서는 19,000명으로 추산합니다. 이는 이전에 기록된 어느 해보다 높습니다. 최근 역사상 가장 큰 규모인 2014년 에볼라 발병은 11,325의 죽음출혈열은 100,000년마다 25만 명을 넘을 것으로 예상되며 사망률은 48%에 달할 것으로 예상되는데, 이는 인간 역사상 발생하지 않았을 수도 있는 사건입니다.

두 가지 주요 간과로 인해 이러한 결과가 발생했습니다. 첫째, 이 모델은 지난 수백 년 동안 사회와 의학의 변화를 간과합니다. 이는 평균적인 글로벌 기대 수명 30세 미만에서 70세 이상으로 상승하고, 일부 부유한 국가에서는 80세 이상으로 상승합니다(아래 참조). 따라서 전염병(Y. 페스티 스), 그리고 콜레라와 발진티푸스와 같은 질병은 위생 상태가 좋지 않아서 발생하는 것으로 추정되며, 대규모 역사적 발병과 관련된 재발률과 규모가 있는 것으로 추정됩니다. 1918-19년 스페인 독감은 상당한 사망률을 초래했습니다. 이차 세균 감염현대 항생제가 등장한 이후로 재발 가능성이 훨씬 낮아졌습니다. 

둘째, 이 모델은 PCR, 진료소 항원 및 혈청학 검사, 유전자 시퀀싱과 같은 현대적 진단법의 출현과 이러한 정보를 기록하고 전송하는 능력의 향상을 설명하지 못합니다. 따라서 보고 증가는 탐지 능력의 향상을 크게 반영하기보다는 발병 빈도의 실제 증가를 반영한다고 가정합니다. 그런 다음 이 모델은 향후 몇 년 동안 이러한 증가가 지속될 것으로 가정합니다.

지난 100년 동안 의학이 엄청나게 변했고 꾸준히 발전해 온 것을 감안할 때 감소 감염병 사망률에서 모델의 예측을 뒷받침하는 가정은 타당하지 않은 듯합니다. 의학의 미래 발전은 측정하기 어렵지만, 지난 세기 동안 위생 관행, 영양, 주거, ​​진단, 항생제, 백신의 발전이 앞으로도 계속되어 위험이 더욱 완화될 것이라고 가정하는 것이 합리적입니다. 항균제 내성이 발생할 수 있지만, 전염병보다는 풍토병 감염에 주로 문제가 되며 항균제 대책의 발전은 계속될 것입니다.

이런 유형의 모델링은 정책 개발에 큰 영향을 미쳤습니다. 컴퓨팅 파워가 증가함에 따라 예측 정확도가 증가한다고 생각하는 것이 유혹적이었습니다. 그러나 비현실적인 가정과 입력 매개변수를 가진 모델은 더 짧은 기간 내에 그럴듯하지 않은 결과에 도달할 뿐입니다. 

학문적 연습으로서 모델링은 진지한 연구를 통해 답해야 할 질문을 제기하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 정책 지침으로 잘못 적용되고 지나치게 강조되면 재정적 및 인적 자원을 실제 질병 부담에서 허위 부담으로 전환할 위험이 있습니다. 이는 현재의 고부담 전염병의 결과인 사망률 증가로 이어질 것입니다. 말라리아 and 결핵, 공식 개발 지원(ODA 또는 '외국 원조')의 가용성에 크게 의존하고 있습니다. 건강 결과 개선에 기본이 되는 영양 지원을 위한 ODA는 지난 20년 동안 XNUMX% 감소했습니다. 여기에서 논의된 예측을 포함한 예측에 따르면, 코로나 이전 ODA의 약 50% 전염병 대비 및 대응을 위해 제안되었습니다. 이를 통해 다른 곳에서 필수적인 개입이 줄어들 것입니다.

기술의 발전은 전염병 사망률을 포함한 전염병 감소에 기여했습니다. 모델을 부적절하게 사용하여 기술을 오용하면 이러한 중요한 성과 중 많은 부분이 무산될 수 있습니다. 비유적으로, 우리는 캔버스 날개 덮개가 찢어질 확률에 따라 대서양 횡단 항공 여행에서 살아남을 가능성을 판단하지 않습니다. 중세 의학 시대에 따라 미래의 전염병에서 살아남을 가능성을 평가해서는 안 됩니다.

배송 시 요청 사항:

전체 보고서는 다음에서 확인할 수 있습니다. https://essl.leeds.ac.uk/downloads/download/254/when-models-and-reality-clash-a-review-of-predictions-of-epidemic-and-pandemic-mortality

REPPARE는 전염병 위험과 전염병 대비 및 대응 의제에 대한 자금 조달에 대해 다음 위치에서 보고합니다. https://essl.leeds.ac.uk/directories0/dir-record/research-projects/1260/reevaluating-the-pandemic-preparedness-and-response-agenda-reppare