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Real-time monitoring of COVID-19 transmission through phylodynamics

Applicant Stadler Tanja
Number 196267
Funding scheme Special Call on Coronaviruses
Research institution Departement für Biosysteme und Ingenieurwissenschaften ETH Zürich
Institution of higher education ETH Zurich - ETHZ
Main discipline Infectious Diseases
Start/End 01.06.2020 - 31.05.2022
Approved amount 294'787.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Infectious Diseases
Methods of Epidemiology and Preventive Medicine

Keywords (6)

Phylogenetics; COVID-19; Phylodynamics; Molecular epidemiology; Real-time epidemiology; Birth-death models

Lay Summary (German)

Lead
Um bei zukuenftigen COVID-19 Ausbruechen in der Schweiz zeitnah und effizient reagieren zu koennen, ist (i) eine genaue Beobachtung des Verlaufs der Epidemie und (ii) ein Verständnis davon wo Infektionen auftreten erforderlich. Ich werde verschiedene Daten zusammenführen und Methoden entwickeln, um detailierte Informationen zu (i) und (ii) zu erhalten. Die Ergebnisse werden es mir ermöglichen, die Wirksamkeit von Massnahmen zeitnah zu bewerten und gegebenenfalls Änderungen der Bekämpfungsstrategien vorzuschlagen.
Lay summary

Ziele

Ich habe drei Hauptziele. Mein erstes Ziel ist es, die Übertragung von COVID-19 und die sogenannte Reproduktionszahl von COVID-19 innerhalb geografischer Regionen in Echtzeit zu quantifizieren. Insbesondere werde ich bestimmen, welche Interventionen und welche Umweltfaktoren wie Bevölkerungsdichte, Temperatur oder Luftfeuchtigkeit einen Einfluss auf die Reproduktionszahl haben. Zweitens werde ich die Übertragung zwischen geografischen Regionen quantifizieren und dadurch Erkenntnisse bezüglich der Bedeutung von grenzüberschreitender Übertragung und Auswirkungen der Schließung von Grenzen auf die Ausbreitung des Virus erhalten. Das dritte Ziel besteht darin, die Gesamtzahl der COVID-19-Fälle über die Zeit und über Regionen hinweg zu schätzen.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Wir publizieren seit April einen Lagebericht zur COVID-19 Situation in der Schweiz [https://ncs-tf.ch/de/lagebericht]. Ergebnisse welche im Rahmen dieses Projekts entstehen werden direkt in den Lagebericht einfliessen. Des Weiteren rekonstruieren wir die Transmissionsketten in der Schweiz [https://dev.nextstrain.org/groups/swiss/ncov/switzerland] und werden die Analysen im Rahmen dieses Projekts verfeinern.

Direct link to Lay Summary Last update: 03.06.2020

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Abstract

I propose to analyse genomic sequencing and confirmed case data from the COVID-19 pandemic in order to quantify, in real-time, transmission dynamics as well as the total number of infections, including `hidden' infections from untested and asymptomatic individuals. The results will allow me to rapidly evaluate the effectiveness of public health responses, and to suggest changes to strategies if need be. I have three main objectives.My first objective is to quantify transmission rates and the effective reproductive number of COVID-19 across geographic regions in real-time. In particular, I will determine which public health interventions and which environmental factors such as population density, temperature, or humidity have an impact on the reproductive number within outbreaks. Second, I will quantify transmission between geographic regions, providing insight into the importance of cross-border transmission and the impact of closing borders on the pandemic. The third objective is to estimate the overall number of COVID-19 cases through time and across regions. These estimates are required to evaluate the number of people with immunity against Sars-CoV-2 and, in combination with the estimated reproductive number, to forecast future spread. Further, the estimates of the overall number of COVID-19 cases enable a refinement of estimates of the case fatality rate of the disease.I will employ phylodynamic tools which were developed in my group over the past years for doing this quantification. The quantification will be done on a country level, meaning information regarding transmission rates and effectiveness of public health interventions will be available on a country level. For Switzerland, I will focus both on the country-level as well as the Cantons of Basel-Stadt and Basel-Landschaft. The Basel results will in particular be directly communicated to the Vorstand Ärztegesellschaft Baselland, Ressortchef "Public Health".For Basel-Landschaft, as part of a different project, I am leading efforts to generate COVID-19 sequencing data. Further, my group is involved in curating and releasing the confirmed case data on a Cantonal level. All other data will be accessed through publicly available databases.
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