Trwająca pandemia jest napędzana przez nowe warianty SARS-CoV-2, które powodują choroby i zgony oraz mogą potencjalnie wywołać zakłócenia społeczne. Wczesne wdrożenie polityki rządowej w celu ograniczenia skutków okazało się bardziej skuteczne, ale może być kosztowne i powinno być stosowane tylko w razie konieczności. Określenie właściwej reakcji na pojawiające się zagrożenie wariantem wymaga gromadzenia dowodów w czasie. Jednak niektóre kraje nie mają możliwości i zasobów, aby prowadzić nadzór krajowy w odpowiednim czasie, co prowadzi do luk w globalnym monitorowaniu. W Zjednoczonym Królestwie wprowadzono nadzór szpitalny na dużą skalę, ale badania sugerują, że wykrywanie nowych wariantów poprzez badanie osób przybywających do Zjednoczonego Królestwa byłoby bardziej skuteczne. W niniejszym badaniu naukowcy przeprowadzili symulacje w celu modelowania pojawienia się i importu nowych wariantów SARS-CoV-2 z różnymi wskaźnikami hospitalizacji (IHR) do Wielkiej Brytanii. W badaniu porównano czas potrzebny do wykrycia wariantów poprzez przyjęcie do szpitala, przyjazd do Wielkiej Brytanii i społeczność ogólną. Krzywa epidemii, która rozpoczęła się w regionie o populacji 60 milionów, spowodowała pojedynczą falę. W dniu zerowym zgłoszono przypadek indeksowy. Początkowy rozkład potomstwa dwóch pokoleń został ustalony na dwa, aby ustalić epidemię. Założono, że epidemia rozprzestrzeniała się przez 16 tygodni, zanim średnia dystrybucja potomstwa została zmniejszona, aby uwzględnić środki kontroli i spadek podatnych osobników w populacji. Pomiędzy 17 a 26 pokoleniem średni rozkład zmniejszył się o 0,1 dla każdego kolejnego pokolenia, co doprowadziło do liczby reprodukcyjnej równej jeden w 26 pokoleniu. Średnia rozkładu potomstwa zmniejszyła się o 0,01786 od 27 pokolenia. Dzienna chorobowość została obliczona przez dodanie symulowanych przypadków dla każdego dnia po wystąpieniu przypadku indeksowego. Krzywa epidemii została ograniczona do 300 dni w symulacji. Rozkład dwumianowy określił liczbę przybywających podróżnych, którzy są inkubowani lub zakażeni codziennie. Dzienna liczba podróżnych została ustalona na 250, a prawdopodobieństwo było oparte na częstości występowania infekcji w obszarze pochodzenia w danym dniu. Założono, że osoby zakażone były tak samo skłonne do podróży jak osoby niezakażone. Do badania na granicy wybrano reprezentatywną próbkę podróżnych, w zakresie od 10% do 50%, biorąc pod uwagę, że symulacje obejmowały co najmniej jednego zakażonego podróżnego. W celu wykrycia symulowanego przypadku zakażenia w społeczności lokalnej zastosowano nadzór kohortowy o wielkości od 20 000 do 200 000. Osoby objęte nadzorem były badane co dwa tygodnie. W ramach badania przeprowadzono symulacje 1 000 epidemii w krajach docelowych. Symulacje wykorzystywały rozkład dwumianowy do określenia liczby dziennych wykryć w oparciu o codzienne testy i symulowaną chorobowość. Uwzględniono również czułość testu i odsetek pozytywnych testów sekwencjonowanych. W badaniu symulowano czas potrzebny do wykrycia importowanego nowego wariantu poprzez zmianę frakcji próbkowania przylotów podróżnych w Anglii. Założono, że częstość występowania infekcji w populacji pasażerów jest równoważna krzywej epidemii odnotowanej dla kraju pochodzenia w czasie. Ponadto, w badaniu stwierdzono nieliniową korelację pomiędzy wzrostem frakcji pobierania próbek a spadkiem liczby dni do wykrycia. Zależność ta została zaobserwowana od 131 dni do wykrycia poprzez pobieranie próbek z 10% przylotów pasażerów. Najbardziej znaczący spadek czasu do wykrycia wystąpił, gdy frakcje pobierania próbek wynosiły od 10% do 20%, co skutkowało medianą skrócenia o osiem dni. Uzyskany czas zmniejszał się wraz ze wzrostem frakcji próbkowania. W badaniu symulowano czas wykrywania poprzez testowanie 50% prezentacji szpitalnych w Anglii. Zespół założył, że wzrost zachorowalności w Anglii był równoważny z tym w kraju pochodzenia. Symulacje przeprowadzono dla scenariuszy z wariantami IHR wynoszącymi 1,0%, 1,5%, 2,0% i 2,5%. Ponadto, badanie wykazało, że nawet przy zwiększonych IHR, szpitale potrzebowały ponad dziesięć dni więcej na wykrycie nowego wariantu w porównaniu z pobieraniem próbek od odsetka podróżnych przybywających do Anglii. W badaniu symulowano najwcześniejszy czas wykrycia importowanego nowego wariantu poprzez testowanie grupy społecznej. Czas na wykrycie zmniejszył się o trzy tygodnie, gdy wielkość kohorty społeczności została zwiększona z 0,04% do 0,36% populacji społeczności. Najwcześniejszy czas wykrycia dla próbki o wielkości istniejącej społeczności w Anglii, składającej się z około 140 000 testów przeprowadzanych co dwa tygodnie, wynosił 157 dni. Wyniki badania wykazały, że pobieranie próbek jedynie od 10% podróżnych przyjeżdżających w celu nadzoru może wykryć pierwszy przypadek importowanego nowego wariantu SARS-CoV-2 w Anglii 26 dni wcześniej niż istniejący nadzór społeczny. Zwiększenie o 50% frakcji podróżnych do pobierania próbek mogłoby przynieść korzyść w postaci zwiększenia szybkości o 43 dni. Pobieranie próbek od 10% przyjeżdżających podróżnych, według IHR, mogłoby wykryć wariant szybciej niż badanie nadzoru nad przyjęciami do szpitala o 11 do 19 dni. Współpraca międzynarodowa może być przydatna w osiągnięciu wysokiego globalnego zasięgu nadzoru, który może informować o krajowych podejściach do nadzoru. Może to również dać rządom więcej czasu na sformułowanie decyzji politycznych w odpowiedzi na nowe warianty SARS-CoV-2.