West Nile e prevenzione delle epidemie: un nuovo modello fisico-matematico sviluppato all’Università degli Studi di Napoli Federico II punta a comprendere meglio l’andamento delle infezioni, il ruolo delle zanzare e l’influenza delle condizioni ambientali, offrendo uno strumento potenzialmente utile per valutare differenti strategie di controllo. Lo studio porta la firma di un gruppo di fisici guidato dal professor Andrea Maria Chiariello, docente del Dipartimento di Fisica “E. Pancini” ed esperto di Fisica teorica applicata ai sistemi biologici, e apre prospettive che potrebbero andare oltre il West Nile Virus, arrivando anche allo studio di altre infezioni trasmesse da vettori, come Dengue e Zika.
Il tema è particolarmente attuale. Il virus West Nile, indicato con la sigla WNV, è ormai stabilmente presente in diverse aree italiane e durante la stagione estivo-autunnale la sorveglianza epidemiologica viene intensificata. Secondo l’aggiornamento dell’Istituto Superiore di Sanità del 27 agosto 2026, dall’inizio della sorveglianza sono stati segnalati in Italia 432 casi confermati di infezione da West Nile Virus nell’uomo. Di questi, 223 si sono manifestati nella forma neuro-invasiva, mentre i decessi notificati sono 17, compreso quello relativo a un caso importato.
Numeri che confermano quanto sia importante continuare a studiare la dinamica del virus senza trasformare l’attenzione sanitaria in allarmismo. Il West Nile viene trasmesso principalmente attraverso la puntura di zanzare infette, soprattutto appartenenti al genere Culex. Gli uccelli selvatici rappresentano uno dei principali serbatoi naturali del virus, mentre l’uomo e altri mammiferi possono essere infettati attraverso le punture. La trasmissione diretta da persona a persona attraverso il normale contatto non avviene.
Proprio il rapporto tra popolazione umana, zanzare, condizioni ambientali e andamento delle infezioni è al centro del lavoro realizzato alla Federico II. Il gruppo coordinato da Andrea Maria Chiariello ha sviluppato un modello computazionale capace di interpretare le curve epidemiologiche osservate in Italia e di simulare scenari diversi modificando alcuni dei parametri che determinano la presenza e la diffusione delle zanzare.
Lo studio, pubblicato in preprint su arXiv nel giugno 2026 con il titolo West Nile virus outbreak in Italy modelled with the quantum Game of Life, è firmato da Andrea Fontana, Simone Tambascia, Ciro Di Carluccio, Andrea Esposito, Bernardo Spagnolo e Andrea M. Chiariello.
Alla base dell’approccio ci sono due elementi fondamentali: gli esseri umani e i vettori del virus, cioè le zanzare. Il modello simula contemporaneamente il movimento della popolazione, la dinamica dei vettori e le interazioni attraverso le quali possono verificarsi nuove infezioni. In questo modo i ricercatori tentano di tradurre matematicamente un meccanismo intuitivo ma estremamente complesso nella realtà: quando aumenta la presenza di zanzare potenzialmente infette, crescono anche le occasioni nelle quali il virus può raggiungere l’uomo.
Uno degli aspetti più originali del lavoro riguarda il modo in cui viene rappresentata la dinamica della popolazione umana. Andrea Fontana e Simone Tambascia, tra gli autori dello studio, utilizzano infatti una versione quantistica del cosiddetto Game of Life, il celebre “gioco della vita” ideato dal matematico John Conway all’inizio degli anni Settanta. Non si tratta di un gioco nel senso comune del termine, ma di un automa cellulare nel quale poche regole locali possono produrre comportamenti collettivi sorprendentemente complessi.
Nel modello elaborato dai ricercatori napoletani questo principio viene adattato alla simulazione della dinamica e della mobilità della popolazione, mentre la presenza delle zanzare e le loro interazioni con gli individui vengono trattate attraverso processi probabilistici. Il risultato è una rappresentazione semplificata della realtà che, pur senza pretendere di riprodurne ogni singolo elemento, consente di studiare quali condizioni possano favorire oppure rallentare un’ondata di infezioni.
Il confronto con i dati epidemiologici italiani è uno degli aspetti centrali dello studio. Gli autori hanno analizzato in particolare l’ondata del 2025, una stagione caratterizzata da una circolazione molto significativa del virus in diverse aree del Paese. I dati ufficiali dell’ISS mostrano che nel corso di quella stagione il Lazio e la Campania registrarono numerosi casi neuro-invasivi, mentre una circolazione importante fu osservata anche in Veneto e in altre regioni.
Le simulazioni hanno mostrato che, calibrando opportunamente i parametri relativi alla nascita e alla rimozione delle zanzare, il modello è in grado di riprodurre con buona accuratezza le curve cumulative delle persone infette osservate sia a livello locale sia su scala regionale. È un risultato significativo perché permette di utilizzare il modello non soltanto per descrivere ciò che è già accaduto, ma anche per verificare come il sistema potrebbe reagire al cambiamento di determinate condizioni.
Un punto particolarmente interessante riguarda infatti il rapporto tra proliferazione delle zanzare e fattori ambientali. Temperatura, umidità, disponibilità di acqua e caratteristiche ecologiche del territorio possono influire sulla presenza dei vettori e quindi, indirettamente, sulla probabilità di trasmissione del virus. Nel confronto tra le principali stagioni epidemiche analizzate dai ricercatori emerge una dinamica della popolazione di zanzare compatibile con le variazioni delle temperature estive e dell’umidità relativa.
Gli stessi studiosi mantengono però un approccio prudente: il numero delle ondate considerate non è ancora sufficiente per dimostrare una correlazione statistica definitiva tra singoli parametri meteorologici e diffusione delle infezioni. Si tratta quindi di un’indicazione da approfondire, non di un rapporto causale già dimostrato in maniera conclusiva.
Ed è proprio qui che emerge l’utilità potenziale del modello. Una volta calibrato sui dati reali, il sistema permette di modificare virtualmente i parametri e osservare ciò che accade. Si può simulare, per esempio, una crescita della popolazione di zanzare conseguente a condizioni ambientali particolarmente favorevoli oppure, al contrario, una sua riduzione legata a interventi di controllo.
Le simulazioni mostrano che variazioni nella quantità dei vettori possono produrre modifiche rilevanti nell’andamento delle curve epidemiche. Il modello potrebbe quindi diventare uno strumento di supporto per confrontare differenti scenari e contribuire alla valutazione quantitativa delle strategie di prevenzione. Non significa prevedere con assoluta certezza quanti casi si verificheranno né stabilire in anticipo dove comparirà un focolaio, ma disporre di un sistema con cui esplorare le possibili conseguenze di condizioni differenti.
L’interesse del lavoro va inoltre oltre il West Nile Virus. La struttura matematica sviluppata dal gruppo della Federico II è sufficientemente flessibile da poter essere adattata allo studio di altre malattie trasmesse da vettori. Tra gli esempi citati ci sono Dengue e Zika, arbovirosi diffuse soprattutto nelle regioni tropicali e subtropicali del mondo e oggetto di crescente attenzione anche in Europa.
La sorveglianza italiana riguarda infatti numerose arbovirosi, tra cui West Nile, Dengue, Zika, Chikungunya e Usutu. Cambiano i virus, le specie di zanzara coinvolte e le caratteristiche epidemiologiche, ma rimane fondamentale comprendere l’interazione tra vettore, popolazione, ambiente e mobilità.
Nel 2026 il gruppo di Andrea Maria Chiariello sta inoltre lavorando con i dati della stagione in corso per verificare il comportamento del modello rispetto alla nuova ondata di West Nile. L’obiettivo è partire dalla fase iniziale osservata nei dati epidemiologici e sperimentare differenti evoluzioni possibili in funzione soprattutto della dinamica della popolazione di zanzare e delle condizioni che possono influenzarla.
I dati più recenti dell’ISS confermano, nel frattempo, la necessità di mantenere alta l’attenzione attraverso sorveglianza e prevenzione. Al 27 agosto 2026 risultavano 432 infezioni confermate da West Nile nell’uomo dall’inizio della sorveglianza, con 223 forme neuro-invasive e 17 decessi notificati. Nello stesso periodo erano stati registrati anche dieci casi umani di infezione da Usutu virus.
Il punto centrale, tuttavia, rimane la prevenzione e non l’allarmismo. Ridurre le condizioni favorevoli alla proliferazione delle zanzare può contribuire a diminuire il rischio di esposizione. Anche piccoli comportamenti quotidiani, come evitare ristagni d’acqua nei sottovasi, nei secchi, nei contenitori e negli oggetti lasciati all’aperto, possono concorrere al controllo dei luoghi nei quali le zanzare trovano condizioni adatte alla riproduzione.
Lo studio della Federico II aggiunge a queste strategie una prospettiva quantitativa: comprendere attraverso la matematica quanto possa pesare la variazione della popolazione di zanzare e come questa possa riflettersi sulla curva dei contagi. In un contesto nel quale clima, ambiente, mobilità umana e diffusione dei vettori sono sempre più strettamente collegati, strumenti capaci di integrare dati epidemiologici e simulazioni potrebbero diventare un supporto importante per ricercatori e decisori pubblici.
Il lavoro guidato da Andrea Maria Chiariello rappresenta quindi un esempio di come la fisica teorica e la modellistica matematica possano entrare nel campo dell’epidemiologia. Non per sostituire la sorveglianza sanitaria e le analisi biologiche, ma per affiancarle, trasformando i dati disponibili in scenari da confrontare e contribuendo a comprendere meglio quali interventi possano risultare più efficaci nel limitare la diffusione delle infezioni trasmesse dalle zanzare.
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arXiv – West Nile virus outbreak in Italy modelled with the quantum Game of Life.
Pagina ISS sulla sorveglianza West Nile e Usutu
Rapporto ISS aggiornato al 27 agosto 2026
Arbo ISS
