Could a vaccine eradicate bovine tuberculosis in Portugal before 2025?

ABSTRACT - Introduction: Bovine tuberculosis (bTB) is a zoonotic disease, which affects cattle. In Portugal, bTB prevalence is low and the country aims to eradicate the disease by 2025. However, the presence of wildlife reservoirs and the long latent stage complicates this objective. This work aims to understand the impact of Bacillus Calmette-Guérin (BCG) in the control of bTB in Portugal through mathematical modelling and, whether it would be possible to eradicate the disease before 2025. Methods: A mathematical model (Susceptible- Exposed- Infectious– Susceptible vaccinated- Exposed vaccinated- Infectious vaccinated) representing bTB transmission between cattle with the BCG vaccine was built and implemented in R. Parameters were abstracted from the literature and data from the Portuguese bTB eradication programme. The impact of BCG on bTB was simulated using different culling and vaccination rates. The final outputs were the basic reproduction number (R0), the number of infectious animals, the bTB prevalence and the disease reduction. Results: When vaccination is considered, at any rate, the burden of disease is similar to the model only considering test and slaughter strategy. The only difference is the number of vaccinated infectious animals, which is higher when the vaccination rate increases and there is a slight decrease in R0. The major impact on decreasing the bTB infection burden is when the culling rate is 1 with and without vaccination. Discussion and Conclusion: The results suggest that the vaccination will not eradicate bTB before 2025. However, more research is needed to understand the impact of BCG on bTB. Further projects should explore the stochastic effects of bTB and focus on herds in high-risk areas.RESUMO - Introdução: A tuberculose bovina (TBb) é uma doença zoonótica, que afeta maioritariamente o gado bovino. Em Portugal, a prevalência da TBb é baixa e o objetivo é erradicar a doença até 2025. Contudo, os reservatórios da doença em animais selvagens e o longo período de latência dificultam a sua concretização. Este trabalho tem como objetivo compreender o impacto da Bacillus Calmette-Guérin (BCG) no controlo desta doença em Portugal através de modelação matemática e se é possível erradicá-la antes de 2025. Métodos: Foi construído e implementado em R um modelo matemático (Suscetível- Exposto- Infecioso- Suscetível vacinado- Exposto vacinado- Infecioso vacinado) que representa a transmissão de TBb entre o gado bovino com a implementação da BCG. Os parâmetros foram extraídos da literatura ou da base de dados do programa de erradicação em Portugal. O impacto da vacinação foi estimado para várias taxas de abate e vacinação. Os resultados obtidos foram o número básico de reprodução (R0), o número de animais infeciosos, a prevalência de TBb e a redução da doença. Resultados: Quando a vacinação é considerada, qualquer que seja a taxa, a infeção de TBb é igual aquando apenas a estratégia de teste e abate é considerada. A única diferença é o número de animais infeciosos vacinados, que é superior quando a taxa de vacinação aumenta e o pequeno decréscimo no R0. O maior impacto no decréscimo da TBb é quando a taxa de abate é 1 com ou sem vacinação. Discussão e Conclusão: Os resultados sugerem que a vacinação não irá erradicar TBb antes de 2025. Contudo, mais investigação é necessária para analisar o impacto da BCG. Trabalhos futuros deverão explorar os efeitos estocásticos de TBb e focar em manadas das áreas de maior risco de infeção