Bukk i soloppgang. Foto: Eilev Hellekveen
Av Atle Mysterud (Universitetet i Oslo) og Hildegunn Viljugrein (Veterinærinstituttet)
Etter oppdagelsen av skrantesjuke (CWD) i 2016, satte myndighetene i gang omfattende overvåking for å kartlegge utbredelsen av den alvorlige prion-sykdommen. Vi forklarer her hvordan man bruker test-resultatene til å beregne sannsynlighet for fravær av CWD i en bestand, og vi gir en status for de ulike villreinområdene så langt.
Faktaboks: Mulig miljøsmitte skaper usikkerhet i Nordfjella
Prioner kan overleve i miljøet i et ukjent antall år. Det er per i dag ingen etablert metodikk for å friskmelde, eller å beregne sannsynlighet for fravær av CWD-prioner, i et geografisk område for å kunne utelukke mulig miljøsmitte. Dette er et problem man står ovenfor med re-etablering i Nordfjella sone 1. Dagens godkjente standarder for testing av CWD innebærer enten lymfeknuter eller hjernevev fra døde dyr med en kombinasjon av ELISA og Western-Blot tester. Det pågår i dag utvikling av mer sensitive metoder for påvisning av CWD-prioner i miljøprøver med forventet veldig lave nivåer av prioner. Faren med disse metodene er blant annet at risikoen for falske positive øker, at de er svært kostbare, og det foreligger ingen godkjente standarder. Utprøving av slike metoder (såkalt PMCA) har nylig blitt brukt til å påvise prioner i jordprøver tatt ved salteplasser i Nordfjella (både i sone 1 og sone 2). Liknende metodikk på ekskrementer fra hjortedyr ga både falske positive og falske negative prøvesvar. Det er usikkert om eventuelle prioner i jorda i Nordfjella forekommer i en konsentrasjon som er høy nok til å forårsake infeksjon i et individ som spiser denne jorda. Det er derfor foreløpig usikkert hvor stor betydning disse funnene vil ha på forvaltningen. Det er likevel klart at påvisning av CWD-prioner ved salteplasser også i Nordfjella sone 2 øker usikkerheten om smittestatus.
Den omfattende overvåkingen gjør at vi nå med sikkerhet vet at CWD ikke er utbredt med høy forekomst blant hjortedyr i Norge. Når man startet overvåking i 2016, oppdaget man allerede i løpet av den første jakthøsten nye tilfeller i Nordfjella med en beregnet CWD-forekomst på 0,6 % av simler og 1,8 % av bukk. Det krevde til sammenlikning et veldig stort prøvetall over flere år for å oppdage CWD på Hardangervidda med en beregnet forekomst på under 0,1 %. Erfaringer fra USA tilsier at det kan ta over 10 år før en forekomst har vokst til 1 % infiserte dyr i en bestand. Usikkerheten rundt forvaltningen er derfor i hovedsak knyttet til utfordringer med å oppdage og beregne forekomsten av CWD i en tidlig fase av et utbrudd. Hvordan kan vi dokumentere fravær av lave forekomster av CWD i en bestand med høy grad av sikkerhet?
Definisjon av «friskmelding» og «fravær av CWD»
Begrepene «friskmelding» og «beregnet sannsynlighet for fravær av CWD» brukes på ulike måter. I prinsippet er det mulig å beregne sannsynlighet for fravær av CWD i et individ, i en bestand og i et område. Det er per i dag ikke etablert metodikk for å beregne fravær av CWD i et geografisk område der det også kan være miljøsmitte (faktaboks 1). I det videre forklarer vi den statistiske beregningen av fravær av CWD i en bestand. I Norge er det formelt Mattilsynet som bestemmer om en bestand er «friskmeldt», basert på både beregnet sannsynlighet for fravær av CWD og gjennom en forvaltningsmessig risiko-vurdering. Formelt er derfor begrepet «friskmeldt» ikke helt det samme som beregnet fravær av CWD i en bestand.
Figur 1. En oversikt over de ulike komponentene som inngår i beregning av sannsynlighet for fravær av CWD i bestander av norsk villrein. Forklaring av de ulike komponentene er gitt i teksten.
En oversikt over de ulike
komponentene
Vi gir i dette avsnittet en oversikt over de ulike komponentene som inngår i beregningene (figur 1), før vi forklarer hver komponent i detalj i videre avsnitt med henvisning til nummer.
(1) Vevstype, smitteforløp og test-sensitivitet. Det første vi gjør er å justere for ulik sannsynlighet til å oppdage CWD-prioner i lymfeknute og hjernevev gjennom et antatt infeksjons-forløp på 2-3 år, såkalt test-sensitivitet. (2) Alder og kjønn. Det er ulik risiko for infeksjon i kalv, ungdyr, voksen simle og voksen bukk. Vi vekter derfor antall dyr testet avhengig av alder og kjønn ved å spesifisere en ulik relativ risiko for å være smittet. For å beregne sannsynlighet for fravær, må vi også justere for sammensetningen av kalver, åringer, voksne simler og voksne bukker i bestanden. Både prøvetall, vevstype, antall og demografiske kategorier av dyr inngår derfor i beregningene. Faktorer på bestandsnivå påvirker også i stor grad: (3) Deteksjonsnivå. Man kan aldri bli helt sikker på fravær av CWD i en bestand uten å teste alle individer, og test-sensitivitet er aldri 100 %. En særdeles viktig avgjørelse er derfor hvilket deteksjonsnivå man velger, dvs. hvor stor andel infiserte dyr i bestanden man søker å oppdage, og hvor stor grad av sannsynlighet man krever for å oppdage dette nivået. (4) Introduksjonsrisiko. Vi justerer for sannsynligheten for at det kan komme CWD inn i bestanden underveis i overvåkingen. Det er større sjanse for at det kan komme inn et infisert dyr om man er i nærheten av en infisert bestand. (5) Sannsynlighet for smitte i utgangspunktet. Nærhet til kjente smitteforekomster påvirker sannsynligheten for om det i utgangspunktet er smitte i bestanden når man starter overvåking.
(1) Vevstype, smitteforløp og test-sensitivitet
De fleste villreinjegere har nå lært seg å ta ut prøver av lymfeknute og hjernevev av skutte dyr. Dette er grunnlaget for å teste for CWD. I modellen tas sannsynligheten for å oppdage smitte i ulike vev gjennom et infeksjonsforløp med i beregningene (figur 2). En frisk villrein kan bli infisert gjennom inntak av prioner skilt ut fra et sykt dyr, enten ved direkte kontakt eller via smitte i miljøet. Prionene vil da gå inn mage-tarmkanalen og tas opp i lymfesystemet. Forløpet fra infeksjon til død kan variere betydelig, men antas normalt å ta 2-3 år fra et dyr blir smittet og til det dør. I løpet av denne tiden vil det være ulik sannsynlighet for å oppdage smitte i ulike vev og avhengig av hva slags test man bruker. I Norge brukes en såkalt ELISA-test (en antistoff-test) til å påvise prioner i vev fra både svelg-lymfeknute og hjerne (helst hjernestammen). ELISA-testen har høy spesifisitet, dvs. at en positiv prøve faktisk er fra et infisert dyr. Et unntak var tamreinen fra Børgefjell som høsten 2022 kom ut som falsk positiv i ELISA-test, men da vil videre testing også med såkalt Western-Blot (ser på molekylær-vekt) være avgjørende for å luke ut falske positive før endelig diagnose. Det er imidlertid med dagens test-metodikk (ELISA) en fare for falske negative, dvs. at et testet individ med CWD likevel kommer ut som negativt. Dette skjer hovedsakelig hvis individet nylig har blitt smittet med CWD. Det tar ca. 2-3 måneder før prioner kan påvises ved ELISA-testen i svelg-lymfeknuter. Utover i infeksjonen vil sannsynligheten for å påvise smitte øke. Etter ca. 9 måneder, vil det være økende sjanse for også å påvise smitte i hjernevev. I en sen fase av sykdom vil ELISA ha høy sensitivitet (godt over 90 %). I snitt forventes at dagens test-regime vil påvise smitte i omtrent 4 av 5 smittede dyr (såkalt test-sensitivitet).
Figur 2. En modell som beregner sannsynlighet for å oppdage smitte i et individ gjennom et forventet infeksjonsforløp og avhengig av hvilket vev som er testet. Ingen dyr i fase 0 vil oppdages med dagens test-regime, i fase 1 vil CWD kunne påvises i lymfeknuter med økende sannsynlighet, og i fase 2-3 har testene høy sensitivitet både i lymfeknute og hjernevev. Med dagens test-regime oppdages bare ca. 4 av 5 CWD-positive dyr, siden det tar ca. 3 måneder fra smitte og til prioner kan påvises i lymfeknuter (se forklaring i punkt 1).
(2) Alder og kjønn
Vi vet at sannsynligheten for å finne CWD varierer avhengig av kjønn og alder. Det er mindre sjanse for å oppdage CWD i kalver enn åringer, som igjen er lavere enn hos voksne dyr. Voksne bukker er oftere infisert enn voksne simler. Det forventes å ta omtrent 3 måneder før smitte kan påvises etter at et dyr har blitt infisert. Reinsdyra kalver i mai og med jakt i august, vil det normalt ikke være mulig å oppdage smitte i kalver. Åringer har lavere nivåer av CWD selv etter å ha korrigert for inkubasjonstid. I Nordfjella fant man ingen smitte i kalver, kun en infisert åring (med smitte i lymfeknute), mens sannsynligheten for smitte var 2,7 ganger høyere i voksen bukk enn voksen simle (dog med store usikkerhets-intervaller). Hvorfor det er høyere smitte hos bukker enn hunndyr er ikke kjent med sikkerhet, men det er et velkjent mønster fra både mulhjort og hvithalehjort i USA og Canada. Derfor velger vi å stole på funnet, selv om prøvematerialet fra Nordfjella var lite (19 infiserte dyr).
Vi kan derfor få en bedre overvåking ved å korrigere for demografisk sammensetning av test-materialet målt opp mot hva som er i bestanden. Basert på dette, bruker vi en vekting av prøvene på kalv:åring:simle:bukk på 0:1:2:6. Kalver får altså ingen vekt, åring får halv vekt av en simle, mens en voksen bukk får 3 ganger vekten av en voksen simle i beregningene. Prøver innsamlet fra andre kilder vektes inn med ulik risiko etter de samme prinsipper. Det er for eksempel høyere risiko for å finne smittede dyr blant fallvilt eller dyr som av andre årsaker skiller seg ut og avlives. Vi bruker en etablert bestandsmodell utviklet av forskere i NINA til å beregne bestandstall og fordeling på kalv, åring, voksen simle og voksen bukk. Data til modellen kommer fra minimums-tellinger om vinteren, kalvings-tellinger om sommeren, jaktstatistikk og struktur-tellinger om høsten. For mindre villreinområder, som ikke driver systematisk overvåking av bestandene, bruker vi anslått bestandstall og antar en demografisk sammensetning tilsvarende som i overvåkingsområdene.
Figur 3. En status for beregnet fravær av CWD for ulike deteksjonsnivåer for alle villreinområder i Norge etter jakten 2021. p* er ulike deteksjonsnivåer (se forklaring i punkt 4). «pop_størrelse» er antall individer i bestanden. «Sum_RLN» er antall prøver med lymfeknute. «Sum_testet» er totalt antall prøver.
(3) Fravær av CWD i en bestand og «deteksjonsnivå»
I prinsippet må man teste alle individene for å fastslå med 100 % sikkerhet at det ikke er CWD i en bestand. Siden vi bare får prøvemateriale fra et utvalg individer hovedsakelig gjennom jakt, og siden testene ikke har 100 % sensitivitet, er det derfor ikke mulig å bli helt sikker på fravær av CWD i en bestand. Det man derfor gjør, er å sette et nivå på andel smittede individer i en bestand som man søker å oppdage. Dette «deteksjonsnivået» kalles for «designprevalens» og kan settes enten som en prosent (f.eks. 0,3 %, 0,5 % eller 1 % infiserte dyr) eller som et gitt antall dyr (f.eks. 4 infiserte dyr). Dette nivået, samt hvor stor sikkerhet man vil ha (f.eks. 95 % eller 99 %), er avgjørende for hvor mange prøver man trenger for å fastslå at det ikke er CWD i bestanden. Deteksjonsnivået settes utfra den epidemiologiske kunnskapen, men også utfra hvor mye risiko man er villig til å ta (ved ikke å oppdage CWD ved lav forekomst). Denne deteksjonsgrensen settes formelt av Mattilsynet, etter samråd med Veterinærinstituttet. Mattilsynet har bestemt at beregnet fravær av CWD skal måles i forhold til en deteksjonsgrense på 4 infiserte dyr for bestander nær Nordfjella, og at det skal være 99 % sannsynlighet for at det er færre dyr enn dette nivået for å kunne bli «friskmeldt».
(4) Introduksjonsrisiko
CWD forventes å spre seg mellom bestander hovedsakelig ved at infiserte dyr krysser mellom områder, selv om man ikke kan utelukke andre muligheter for geografisk spredning. Det er større sjanse for at det kommer et infisert dyr inn i et område som ligger i nærheten av en bestand med smitte. Sannsynligheten for at det kommer inn ny smitte, kan i teorien beregnes fra kunnskap om andelen smittede dyr i en bestand og sannsynligheten for at dyr drar fra denne og inn i en nærliggende bestand. I praksis har vi ikke eksakte tall på dette, og vi anslår om sjansen er liten eller ikke. I 2016 og 2017, mens det var infiserte dyr i Nordfjella sone 1, ble sannsynligheten for introduksjon av smitte til Nordfjella sone 2 satt til å være høy. Når stammen i sone 1 var tatt ut, satte man en lavere risiko for introduksjon av smitte til Nordfjella sone 2. Per i dag setter man sannsynligheten for introduksjon av smitte i de ulike villreinområdene til å være veldig lav.
(5) Sannsynlighet for smitte i utgangspunktet
I beregningene brukes en avansert type «lærings-basert» (Bayesiansk) statistikk. Denne typen statistikk setter en forventet sannsynlighet for om det er smitte i bestanden når man starter overvåkingen (en såkalt «prior»). Det er en vanlig faglig standard at man i utgangspunktet setter en 50 % sannsynlighet for om det er smitte eller ikke i det man starter overvåking. Etter hvert som det testes for CWD og man ikke oppdager smitte, oppdaterer modellen sannsynligheten for fravær av smitte for hvert år med overvåking. Påvises smitte, som på Hardangervidda i 2020, går man over til å estimere andel dyr med smitte. Når man oppdaget smitte på Hardangervidda, påvirket dette også hvordan man vurderte det større smittebildet og sannsynligheten for å finne CWD blant villrein i Nordfjella sone 2 (Hallingskarvet), siden området ligger mellom Nordfjella sone 1 og Hardangervidda. Siden det nå var påvist smitte både nord og sør for Nordfjella sone 2, gir det økt sannsynlighet for at det i utgangspunktet var smitte til stede når man startet overvåkingen i 2016. Derfor endret man utgangssannsynligheten for fravær av CWD fra 50 % til 25 % for Nordfjella sone 2 (dvs. satt til året 2015 i modellen). At man valgte 25 % gjenspeiler en vurdering av at risikoen for å finne CWD er økt gjennom funnet på vidda, uten at det ligger eksakt vitenskap bak akkurat tallet 25 %.
Figur 4. En status for beregnet fravær av CWD for Nordfjella sone 2 etter jakten 2022. Mattilsynet har satt egne kriterier for friskmelding av sone 2 pga. beliggenhet mellom Nordfjella sone 1 og Hardangervidda med påvist CWD smitte (se forklaring i punkt 5).
Usikkerheter
Modeller vil alltid være forenklinger av virkeligheten, og det er flere forhold som gjør beregningene usikre. Kunnskapen om CWD hos villrein er begrenset per i dag. Modellene bygger på kunnskap om CWD fra andre hjorteviltarter i USA og Canada, men også fra to nordamerikanske smitteforsøk på tamrein. At det er et nytt smittestoff i Nordfjella, skaper økt usikkerhet. Så langt stemmer imidlertid de fleste epidemiologiske funn med hva man ser i Nord-Amerika. Hvis vi antar 2 år fra smitte til død hos det infiserte individet, hva skjer med beregningene om det egentlig tar 3 år? Hvis bukke-segmentet ikke har 3 ganger så høye nivåer av smitte som hos simler, hva skjer med beregningene om det egentlig bare er 2 ganger så mye smitte hos bukk? Normalt kjører vi mange ulike varianter for å se hvor mye ulike usikkerheter i antagelsene påvirker beregningene, såkalte sensitivitets-analyser. Til slutt velger man den modellen som best beskriver virkeligheten utfra nåværende kunnskap som grunnlag for videre forvaltning.
Hvordan jakte effektivt for å oppdage CWD?
Vi har også utviklet et verktøy til å simulere hvordan man mest effektivt kan nå høy sannsynlighet for at CWD ikke er til stede i en bestand. Dette ble utviklet siden Mattilsynet i utgangspunktet satte et mål om 90 % sannsynlighet for fravær innen ett år og 99 % sannsynlighet innen 5 år for Nordfjella sone 2 og på Hardangervidda. Vi kan med denne modellen simulere hvordan ulike uttak gjennom jakt påvirker beregnet sannsynlighet for fravær av CWD, samt bestandsutviklingen. Hos villrein er normalt ikke bukkene begrensende for reproduksjon, siden hver bukk kan pare mange simler. Gitt at sannsynligheten for å finne smitte i bukk er 3 ganger så høy som i simler, vil man ved å vri avskytningen over på bukk, kunne øke uttaket for å «friskmelde» raskere, eller oppdage smitte tidligere uten at simle-segmentet og videre reproduksjon påvirkes. Alternativet, om det ønskes rask avklaring på smittestatus, er å skyte mer simler. Da vil bestanden reduseres i antall.
Status per i dag
Beskrevet metodikk er nå brukt til å beregne sannsynlighet for fravær av CWD for ulike deteksjonsnivåer basert på innsamlede data fra 14 693 villrein i perioden 2016-2021 (figur 3), og for Nordfjella sone 2 også oppdatert med tall fra 2022 (figur 4). På tross av den formidable innsatsen, kan vi se at kun større bestander oppnår stor grad av sikkerhet for fravær av CWD, og bare om man setter et deteksjonsnivå på 1 %. For CWD vil et så høyt deteksjonsnivå innebære at sykdommen kan ha vært til stede i over 10 år, og forvaltningen vil allerede være «på etterskudd» når sykdommen blir oppdaget. For å oppnå rask smitteoppdagelse, satte Mattilsynet som nevnt et deteksjonsnivå på 4 infiserte dyr i bestandene rundt Nordfjella, og at man skal nå en 99 % sannsynlighet for dette nivået. For små villreinbestander, vil 4 dyr utgjøre mer enn 1 %, og derfor er ikke andre nivåer beregnet i figur 3. Man kan innvende at Mattilsynet har satt svært strenge kriterier for friskmelding. Påvisning av smitte på Hardangervidda kom etter rundt 3500 prøver da sannsynlighet for fravær var rundt 90 %. Dette viser tydelig hvor vanskelig det kan være å påvise CWD ved lav forekomst, og det påpeker derfor verdien av å ha strenge kriterier.
Hva er veien videre?
Videre innsending av prøver fra jegere er fundamentet i overvåkingen. Gitt fortsatt god innsats fra jegerne, er det i hovedsak deteksjonsnivået (punkt 3) og andre epidemiologiske forhold (punkt 4 og 5) som avgjør hvor lang tid det vil ta for å oppnå høy sikkerhet for at CWD ikke er til stede. Hvis utviklingen av CWD går som forventet (eller fryktet) på Hardangervidda, er det sannsynlig at vi i framtiden må beregne en høyere grad av sannsynlighet for introduksjon av smitte (punkt 4), f.eks. fra Hardangervidda til Setesdal Vesthei, siden dyr krysser mellom bestandene. Da kan det være man aldri når et nivå med høy sannsynlighet for fravær av CWD, og at denne typen beregninger blir «ferskvare». Utviklingen og videre forvaltning av CWD på Hardangervidda blir derfor helt avgjørende for mulighetene til friskmelding, og særlig i Langfjella.
Referanser
Mysterud, A., Hopp, P., Alvseike, K. R., Benestad, S. L., Nilsen, E. B., Rolandsen, C. M., Strand, O., Våge, J., & Viljugrein, H. (2020) Hunting strategies to increase detection of chronic wasting disease in cervids. Nature Communications, 11, 4392.
Mysterud, A., Viljugrein, H., Hopp, P., Andersen, R., Bakka, H., Benestad, S. L., Madslien, K., Moldal, T., Rauset, G. R., Strand, O., Tran, L., Vikøren, T., Våge, J., & Rolandsen, C. M. (2023) Challenges and opportunities using hunters to monitor chronic wasting disease among wild reindeer in the digital era. Ecological Solutions and Evidence, 4, e12203.
Viljugrein, H., Hopp, P., Benestad, S. L., Nilsen, E. B., Våge, J., Tavornpanich, S., Rolandsen, C. M., Strand, O., & Mysterud, A. (2019) A method that accounts for differential detectability in mixed samples of long-term infections with applications to the case of Chronic Wasting Disease in cervids. Methods in Ecology and Evolution, 10, 134-145.
