Background Rabies is a notoriously underreported and neglected disease of low-income countries. This study aims to estimate the public health and economic burden of rabies circulating in domestic dog populations, globally and on a country-by-country basis, allowing an objective assessment of how much this preventable disease costs endemic countries. Methodology/Principal Findings We established relationships between rabies mortality and rabies prevention and control measures, which we incorporated into a model framework. We used data derived from extensive literature searches and questionnaires on disease incidence, control interventions and preventative measures within this framework to estimate the disease burden. The burden of rabies impacts on public health sector budgets, local communities and livestock economies, with the highest risk of rabies in the poorest regions of the world. This study estimates that globally canine rabies causes approximately 59,000 (95% Confidence Intervals: 25-159,000) human deaths, over 3.7 million (95% CIs: 1.6-10.4 million) disability-adjusted life years (DALYs) and 8.6 billion USD (95% CIs: 2.9-21.5 billion) economic losses annually. The largest component of the economic burden is due to premature death (55%), followed by direct costs of post-exposure prophylaxis (PEP, 20%) and lost income whilst seeking PEP (15.5%), with only limited costs to the veterinary sector due to dog vaccination (1.5%), and additional costs to communities from livestock losses (6%). Conclusions/Significance This study demonstrates that investment in dog vaccination, the single most effective way of reducing the disease burden, has been inadequate and that the availability and affordability of PEP needs improving. Collaborative investments by medical and veterinary sectors could dramatically reduce the current large, and unnecessary, burden of rabies on affected communities. Improved surveillance is needed to reduce uncertainty in burden estimates and to monitor the impacts of control efforts.

Rabies has been eliminated from domestic dog populations in Western Europe and North America, but continues to kill many thousands of people throughout Africa and Asia every year. A quantitative understanding of transmission dynamics in domestic dog populations provides critical information to assess whether global elimination of canine rabies is possible. We report extensive observations of individual rabid animals in Tanzania and generate a uniquely detailed analysis of transmission biology, which explains important epidemiological features, including the level of variation in epidemic trajectories. We found that the basic reproductive number for rabies, R0, is very low in our study area in rural Africa (∼1.2) and throughout its historic global range (<2). This finding provides strong support for the feasibility of controlling endemic canine rabies by vaccination, even near wildlife areas with large wild carnivore populations. However, we show that rapid turnover of domestic dog populations has been a major obstacle to successful control in developing countries, thus regular pulse vaccinations will be required to maintain population-level immunity between campaigns. Nonetheless our analyses suggest that with sustained, international commitment, global elimination of rabies from domestic dog populations, the most dangerous vector to humans, is a realistic goal.

Background Canine rabies causes many thousands of human deaths every year in Africa, and continues to increase throughout much of the continent. Methodology/Principal Findings This paper identifies four common reasons given for the lack of effective canine rabies control in Africa: (a) a low priority given for disease control as a result of lack of awareness of the rabies burden; (b) epidemiological constraints such as uncertainties about the required levels of vaccination coverage and the possibility of sustained cycles of infection in wildlife; (c) operational constraints including accessibility of dogs for vaccination and insufficient knowledge of dog population sizes for planning of vaccination campaigns; and (d) limited resources for implementation of rabies surveillance and control. We address each of these issues in turn, presenting data from field studies and modelling approaches used in Tanzania, including burden of disease evaluations, detailed epidemiological studies, operational data from vaccination campaigns in different demographic and ecological settings, and economic analyses of the cost-effectiveness of dog vaccination for human rabies prevention. Conclusions/Significance We conclude that there are no insurmountable problems to canine rabies control in most of Africa; that elimination of canine rabies is epidemiologically and practically feasible through mass vaccination of domestic dogs; and that domestic dog vaccination provides a cost-effective approach to the prevention and elimination of human rabies deaths.

Abstract The availability of pathogen sequence data and use of genomic surveillance is rapidly increasing. Genomic tools and classification systems need updating to reflect this. Here, rabies virus is used as an example to showcase the potential value of updated genomic tools to enhance surveillance to better understand epidemiological dynamics and improve disease control. Previous studies have described the evolutionary history of rabies virus; however, the resulting taxonomy lacks the definition necessary to identify incursions, lineage turnover and transmission routes at high resolution. Here we propose a lineage classification system based on the dynamic nomenclature used for SARS-CoV-2, defining a lineage by phylogenetic methods, for tracking virus spread and comparing sequences across geographic areas. We demonstrate this system through application to the globally distributed Cosmopolitan clade of rabies virus, defining 73 total lineages within the clade, beyond the 22 previously reported. We further show how integration of this tool with a new rabies virus sequence data resource (RABV-GLUE) enables rapid application, for example, highlighting lineage dynamics relevant to control and elimination programmes, such as identifying importations and their sources, and areas of persistence and transmission, including transboundary incursions. This system and the tools developed should be useful for coordinating and targeting control programmes and monitoring progress as we work towards eliminating dog-mediated rabies, as well as having potential for broad application to the surveillance of other viruses. Author Summary The importance of the ability to track the diversity and spread of viruses in a universal way that can be clearly communicated has been highlighted during the SARS-CoV-2 pandemic. This, accompanied with the increase in the availability and use of pathogen sequence data, means the development of new genomic tools and classification systems can strengthen outbreak response and disease control. Here, we present an easy-to-use objective and transferable classification tool for tracking viruses at high resolution. We use rabies virus, a neglected zoonotic disease that causes around 59,000 human deaths each year, as an example use case of this tool. Applying our tool to a global clade of rabies virus, we find an over 200% increase in the definition at which we can classify the virus, allowing us to identify areas of persistence and transmission that were not previously apparent, and patterns of virus spread. Insights from the application of this tool should prove valuable in targeting vaccination campaigns and improving surveillance as countries work towards the elimination of dog-mediated rabies.

Abstract Objectives Dog vaccination can eliminate rabies, but annual delivery strategies do not sustain vaccination coverage between campaigns. We describe the development of a community-based continuous mass dog vaccination (CBC-MDV) approach designed to improve and maintain vaccination coverage in Tanzania and examine the feasibility of delivering this approach as well as lessons for its optimization. Methods We developed three delivery strategies of CBC-MDV and tested them against the current annual vaccination strategy following the UK MRC’s guidance: i) developing an evidence-based theoretical framework of intervention pathways and ii) piloting to test feasibility and inform optimization. For our process evaluation of CBC-MDV we collected data using non-participant observations, meeting reports and implementation audits and in-depth interviews, as well as household surveys of vaccination coverage to assess potential effectiveness. We analyzed qualitative data thematically and quantitative data descriptively. Results The final design included delivery by veterinary teams supported by village-level one health champions. In terms of feasibility, we found that less than half of CBC-MDV’s components were implemented as planned. Fidelity of delivery was influenced by the strategy design, implementer availability and appreciation of value intervention components, and local environmental and socioeconomic events (e.g. elections, funerals, school cycles). CBC-MDV activities decreased sharply after initial campaigns, partly due to lack of supervision. Community engagement and involvement was not strong. Nonetheless, the CBC-MDV approaches achieved vaccination coverage above the critical threshold (40%) all-year-round. CBC-MDV components such as identifying vaccinated dogs, which village members work as one health champions and how provision of continuous vaccination is implemented need further optimization prior to scale up. Interpretation CBC-MDV is feasible to deliver and can achieve good vaccination coverage. Community involvement in the development of CBC-MDV, to better tailor components to contextual situations, and improved supervision of activities are likely to improve vaccination coverage in future. AUTHOR SUMMARY Annual mass dog vaccination campaigns that reach at least 70% of the dog population, should maintain sufficient herd immunity between campaigns to interrupt rabies transmission. However, it is often challenging to reach 70% of the dog population with annual vaccination campaigns. We hypothesized that a community-based continuous approach to dog vaccination could better maintain high levels of vaccination coverage all-year-round. We describe the development of a community-based continuous approach to dog vaccination in Tanzania, and assessed the feasibility of delivering its components, its potential effectiveness and lessons for its optimization. We found that the approach was well accepted, as its development involved key stakeholders. Although less than half of the components of the community-based continuous approach were delivered exactly as planned, over 70% of dogs were vaccinated and the approach maintained coverage above the critical vaccination threshold throughout the year. We conclude that it is feasible to deliver a community-based continuous approach to dog vaccination, but that some components need further improvement; more supervision and community involvement should lead to better outcomes.

Abstract Rabies spread by domestic dogs continues to cause tens of thousands of human deaths every year in low- and middle-income countries. Nevertheless rabies is often neglected, perhaps because it has already been eliminated from high-income countries through dog vaccination. Estimates of canine rabies’s intrinsic reproductive number ( ℛ 0 ), a metric of disease spread, from a wide range of times and locations are relatively low (values < 2), with narrow confidence intervals. Given rabies’s persistence, this consistently low and narrow range of estimates is surprising. We combined incidence data from historical outbreaks of canine rabies from around the world with in-depth contact-tracing data from Tanzania to investigate initial growth rates ( r 0 ), generation-interval distributions ( G ), and reproductive numbers ( ℛ 0 ). We improved on earlier estimates by choosing outbreak windows algorithmically; fitting r 0 using a more appropriate statistical method that accounts for decreases through time; and incorporating uncertainty from both r 0 and G in our confidence intervals on ℛ 0 . Our ℛ 0 estimates are larger than previous estimates, with wider confidence intervals. These revised ℛ 0 estimates suggest that a greater level of vaccination effort will be required to eliminate rabies than previously thought, but that the level of coverage required remains feasible. Our hybrid approach for estimating ℛ 0 and its uncertainty is applicable to other disease systems where researchers estimate ℛ 0 by combining data-based estimates of r 0 and G .

Abstract Fundamental questions remain about the regulation of acute pathogens in the absence of acquired immunity. This is especially true for canine rabies, a universally fatal zoonosis. From tracing rabies transmission in a population of 50,000 dogs in Tanzania between 2002-2016 we unravel the processes through which rabies is regulated and persists, fitting individual-based models to spatially-resolved data to investigate the mechanisms modulating transmission and the scale over which they operate. We find that while prevalence never exceeds 0.15%, we detect significant susceptible depletion at local scales commensurate with rabid dog movement, reducing transmission through clustering of rabies deaths and individuals incubating infection. Individual variation in rabid dog behaviour facilitates virus dispersal and co-circulation of lineages, enabling metapopulation persistence. These mechanisms likely operate in many pathogens circulating in spatially structured populations, with important implications for prediction and control, yet are unobservable unless the scale of host interactions is identified. One-Sentence Summary Identifying the spatial scale of contact reveals the mechanisms that limit the size of rabies outbreaks and that are critical for predicting transmission dynamics.

Background: Rabies, a re-emerging zoonosis with the highest known human case fatality rate, has been largely absent from Peru, except for endemic circulation in the Puno region on the Bolivian border and re-emergence in Arequipa City in 2015, where it has persisted. In 2021, an outbreak occurred in the rapidly expanding city of El Pedregal near Arequipa, followed by more cases in 2022 after nearly a year of epidemiological silence. While currently under control, questions persist regarding the origin of the El Pedregal outbreak and implications for maintaining rabies control in Peru. Methods: We sequenced 25 dog rabies virus (RABV) genomes from the El Pedregal outbreak (n=11) and Arequipa City (n=14) from 2021-2023 using Nanopore sequencing in Peru. Historical genomes from Puno (n=4, 2010-2012) and Arequipa (n=5, 2015-2019), were sequenced using an Illumina approach in the UK. In total, 34 RABV genomes were analyzed, including archived and newly obtained samples. The genomes were analyzed phylogenetically to understand the outbreak's context and origins. Results: Phylogenomic analysis identified two genetic clusters in El Pedregal: 2021 cases stemmed from a single introduction unrelated to Arequipa cases, while the 2022 sequence suggested a new introduction from Arequipa rather than persistence. In relation to canine RABV diversity in Latin America, all new sequences belonged to a new minor clade, Cosmopolitan Am5, sharing relatives from Bolivia, Argentina, and Brazil. Conclusion: Genomic insights into the El Pedregal outbreak revealed multiple introductions over a 2-year window. Eco-epidemiological conditions, including migratory worker patterns, suggest human-mediated movement drove introductions. Despite outbreak containment, El Pedregal remains at risk of dog-mediated rabies due to ongoing circulation in Arequipa, Puno, and Bolivia. Human-mediated movement of dogs presents a major risk for rabies re-emergence in Peru, jeopardizing regional dog-mediated rabies control. Additional sequence data is needed for comprehensive phylogenetic analyses.

Abstract The molecular clock is a method for measuring the rate of virus evolution but the key assumption that mutations accumulate on the genome at a constant rate over time does not always hold true. While modelling approaches exist to accommodate deviations from a strict molecular clock, assumptions about rate variation may not fully represent the underlying evolutionary processes and can affect the accuracy of clock calibration and divergence time estimates. There is considerable variability in rabies virus (RABV) incubation periods, ranging from days to over a year, during which viral replication may be reduced. This prompts the question of whether modelling RABV on a per infection generation basis might be more appropriate. We investigate how variable incubation periods affect root-to-tip divergence under per-unit time and per-generation models of mutation. Additionally, we assess how well these models represent root-to-tip divergence in time-stamped RABV sequences. We find that at low mutation rates (<1 substitution per genome per generation) divergence patterns between these models are difficult to distinguish, while above this threshold differences become apparent across a range of sampling rates. Using a Tanzanian dataset, we calculate the mean substitution rate to be 0.17 substitutions per genome per generation. At RABV’s substitution rate, the per-generation substitution model is unlikely to represent rabies evolution substantially differently than the molecular clock model when examining contemporary outbreaks; over enough generations for any divergence to accumulate, extreme incubation periods average out. However, measuring substitution rates per-generation holds potential in applications such as inferring transmission trees and predicting lineage emergence.

Infectious diseases are often transmitted through local interactions. Yet, both surveillance and control measures are implemented within administrative units. Capturing local transmission processes and spatial coupling between regions from aggregate level data is therefore a technical challenge that can shed light on both theoretical questions and practical decisions. Fox rabies has been eliminated from much of Europe through oral rabies vaccination (ORV) programmes. The European Union (EU) co-finances ORV to maintain rabies freedom in EU member and border states via a cordon sanitaire. Models to capture local transmission dynamics and spatial coupling have immediate application to the planning of these ORV campaigns and to other parts of the world considering oral vaccination. We fitted a hierarchical Bayesian state-space model to data on three decades of fox rabies cases and ORV campaigns from Eastern Germany. Specifically, we find that (i) combining regional spatial coupling and heterogeneous local transmission allows us to capture regional rabies dynamics; (ii) incursions from other regions account for less than 1% of cases, but allow for re-emergence of disease; (iii) herd immunity achieved through bi-annual vaccination campaigns is short-lived due to population turnover. Together, these findings highlight the need for regular and sustained vaccination efforts and our modelling approach can be used to provide strategic guidance for ORV delivery. Moreover, we show that biological understanding can be gained from inference from partially observed data on wildlife disease.