Background: With a global target set for zero human deaths from dog-mediated rabies by 2030 and some regional programmes close to eliminating canine rabies, there is an urgent need for enhanced surveillance strategies suitable for declaring freedom from disease and elimination of transmission with known confidence. Methods: Using exhaustive contact tracing across settings in Tanzania we generated detailed data on rabies incidence, rabid dog biting behaviour and health-seeking behaviour of bite victims. Using these data we compared case detection of sampling-based and enhanced surveillance methodologies and investigated elimination verification procedures. Findings: We demonstrate that patients presenting to clinics with bite injuries are sensitive sentinels for identifying dog rabies cases. Triage of patients based on bite history criteria and investigation of suspicious incidents can confirm >10% of dog rabies cases and is an affordable approach that will enable validation of disease freedom following two years without case detection. Approaches based on sampling the dog population without using bite-injury follow-up were found to be neither sensitive nor cost-effective. Interpretation: The low prevalence of rabies, and short window in which disease can be detected, preclude sampling-based surveillance. Instead, active case finding guided by bite-patient triage is needed as elimination is approached. Our proposed methodology is affordable, practical and supports the goal of eliminating human rabies deaths by improving administration of lifesaving post-exposure prophylaxis for genuinely exposed but untreated contacts. Moreover, joint investigations by public health and veterinary workers will strengthen intersectoral partnerships and capacity for control of emerging zoonoses.

Abstract Quarantine has been long used as a public health response to emerging infectious diseases, particularly at the onset of an epidemic when the infected proportion of a population remains identifiable and logistically tractable. In theory, the same logic should apply to low-incidence infections; however, the application and impact of quarantine in low prevalence settings appears less common and lacks a formal analysis. Here, we present a quantitative framework using a series of progressively more biologically realistic models of canine rabies in domestic dogs and from dogs to humans, a suitable example system to characterize dynamical changes under varying levels of dog quarantine. We explicitly incorporate health-seeking behaviour data to inform the modelling of contact-tracing and exclusion of rabies suspect and probable dogs that can be identified through bite-histories of patients presenting at anti-rabies clinics. We find that a temporary quarantine of rabies suspect and probable dogs provides a powerful tool to curtail rabies transmission, especially in settings where optimal vaccination coverage is yet to be achieved, providing a critical stopgap to reduce the number of human and animal deaths due to rabid bites. We conclude that whilst comprehensive measures including sensitive surveillance and large-scale vaccination of dogs will be required to achieve disease elimination and sustained freedom given the persistent risk of rabies re-introductions, quarantine offers a low-cost community driven solution to intersectoral health burden. Author summary Canine rabies remains a human health risk in many countries around the world, particularly in lower and middle income settings where many dogs are free roaming and able to interact more easily with other dogs and humans. In this paper, we present results from a mathematical model that simulates the spread of rabies both between dogs and from dogs to humans and investigate the impact of quarantine and vaccination at reducing transmission. Our work demonstrates the effectiveness of quarantining both infected and exposed dogs - we observe that quarantine can have a substantial effect on reducing the number of new animals subsequently infected and thereby lowering the risk of humans being exposed to infection. Such a policy can have significant benefits, particularly in settings where access to vaccinations is challenging and resources are limited. Our research can therefore help to inform policy makers in countries where canine rabies is circulating to develop appropriate strategies to reduce the human health risks associated with canine rabies in the future.

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.