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Quantifying effective control strategies taking into account heterogeneity in secondary infection of COVID-19

Research Project

Project/Area Number 21K10495
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 58030:Hygiene and public health-related: excluding laboratory approach
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

茅野 大志  京都大学, 医学研究科, 特定助教 (10895535)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords感染症疫学 / 新型コロナウイルス感染症 / 数理モデル / 効果 / ワクチン / 新型コロナウイルス / 変異株 / 回避 / 重症化リスク / 死亡リスク / 疫学 / 統計
Outline of Research at the Start

本研究は新型コロナウイルス感染症(COVID-19)の2次感染に係る異質性(地域や職場、年齢等)を加味した数理モデルを構築し、制御戦略を定量化することにより最適な流行対策を科学的に明らかにするものである。数理モデルを活用することにより、感染症の流行動態および個人・集団の2次感染に関する異質性を組み込んだ客観的な記述が可能となり、COVID-19の効率的な制御戦略の定量的評価を行う。これにより、最適かつ最も効率的な流行対策を明らかにし、COVID-19の大規模流行を回避することが可能な方策を明らかにする。また制御戦略は流行を抑え込むだけでなく、将来的な大規模流行に備えたモニタリング手法の発展にも繋げる。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、新型コロナウイルス(COVID-19)の2次感染に関する異質性を明らかにし、流行制御の最適解を探求することである。2023年度は、人口レベルの免疫保持者割合を考慮した予防接種効果の時系列インパクトに関する研究を実施した。他にも、COVID-19のクラスター(集団感染)が流行の規模や異なる時期でどのように変化し、異なる種別のクラスターが相互にどのように影響し合ったかを、因果推論の手法を用いて明らかにした。以下、個々の研究成果を概説する。
(1)COVID-19の残存負荷に関する研究:主に予防接種によって付与された人口レベルの免疫割合(Immune landscape)に焦点を当て研究を行った。市中での感染と予防接種による免疫により、人口レベルの免疫状態は非常に複雑になっている。そのため、人口レベルの免疫保持者割合を捉えた上で、ある時点で人口全体が感染した場合の被害の規模(感染者数および死亡者数)をCOVID-19の「残存負荷」と定義して、その定量化を試みた。予防接種が人口中に行き渡る中で、より厳しい対策が解除されつつあった2022年に着目し、より少ない被害をもたらす効果的な出口戦略を探索した。
(2)異なるクラスターデータを用いた因果探索:ベイズ推定を用いて、クラスター発生に関連する因果ネットワークの量的評価を試みた。その結果、流行の上流に位置するクラスターを効果的に対策することが流行制御に貢献する可能性が示された。

なお、2022年度初めに投稿中であった予防接種の人口レベルの効果に関する論文は科学雑誌に掲載された。(1)、(2)に関しては現在査読中である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

進捗は予定通りであり、ワクチンの人口レベルの予防効果やクラスターなどに注目しながらCOVID-19の2次感染に関連する異質性を明らかにするとともに、流行制御における重要な要因を特定することに成功している。

Strategy for Future Research Activity

最終年度である2024年度も、COVID-19の2次感染に関する異質性に注目した研究を継続し、特にリアルタイムで当時実施していた感染者数・入院患者数の予測研究をまとめる。感染者数が日々変化する流行期において、リアルタイムでの感染者数の予測や短期予測は政策決定において非常に重要な役割を果たす。感染者数の上昇期において介入実施タイミングについても評価可能となる。最終年度は、さらなる追加研究も実施し、4年間のプロジェクトの集大成となるような研究成果に結び付けたいと考えている。

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (12 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 12 results,  Open Access: 12 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Assessing the COVID-19 vaccination program during the Omicron variant (B.1.1.529) epidemic in early 2022, Tokyo2023

    • Author(s)
      Kayano Taishi、Nishiura Hiroshi
    • Journal Title

      BMC Infectious Diseases

      Volume: 23 Issue: 1 Pages: 748-748

    • DOI

      10.1186/s12879-023-08748-1

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Evaluating the COVID-19 vaccination program in Japan, 2021 using the counterfactual reproduction number2023

    • Author(s)
      Kayano Taishi、Ko Yura、Otani Kanako、Kobayashi Tetsuro、Suzuki Motoi、Nishiura Hiroshi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 17762-17762

    • DOI

      10.1038/s41598-023-44942-6

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Projecting the COVID-19 immune landscape in Japan in the presence of waning immunity and booster vaccination2023

    • Author(s)
      Sasanami Misaki、Fujimoto Marie、Kayano Taishi、Hayashi Katsuma、Nishiura Hiroshi
    • Journal Title

      Journal of Theoretical Biology

      Volume: 559 Pages: 111384-111384

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2022.111384

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Number of averted COVID-19 cases and deaths attributable to reduced risk in vaccinated individuals in Japan2022

    • Author(s)
      Kayano Taishi、Sasanami Misaki、Kobayashi Tetsuro、Ko Yura K.、Otani Kanako、Suzuki Motoi、Nishiura Hiroshi
    • Journal Title

      The Lancet Regional Health - Western Pacific

      Volume: 28 Pages: 100571-100571

    • DOI

      10.1016/j.lanwpc.2022.100571

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Protection against SARS-CoV-2 BA.4 and BA.5 subvariants via vaccination and natural infection: A modeling study2022

    • Author(s)
      Okada Yuta、Kayano Taishi、Anzai Asami、Zhang Tong、Nishiura Hiroshi
    • Journal Title

      Mathematical Biosciences and Engineering

      Volume: 20 Issue: 2 Pages: 2530-2543

    • DOI

      10.3934/mbe.2023118

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      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Age-Dependent Risks of COVID-19 Putatively Caused by Variant Alpha in Japan2022

    • Author(s)
      Kayano Taishi、Hayashi Katsuma、Kobayashi Tetsuro、Nishiura Hiroshi
    • Journal Title

      Frontiers in Public Health

      Volume: 10 Pages: 837970-837970

    • DOI

      10.3389/fpubh.2022.837970

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      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Monitoring the COVID-19 immune landscape in Japan2022

    • Author(s)
      Sasanami Misaki、Kayano Taishi、Nishiura Hiroshi
    • Journal Title

      International Journal of Infectious Diseases

      Volume: 122 Pages: 300-306

    • DOI

      10.1016/j.ijid.2022.06.005

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      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The number of COVID-19 clusters in healthcare and elderly care facilities averted by vaccination of healthcare workers in Japan, February?June 20212022

    • Author(s)
      Sasanami Misaki、Kyoto University School of Public Health, Yoshida-Konoe, Sakyo, Kyoto 606-8601, Japan、Kayano Taishi、Nishiura Hiroshi
    • Journal Title

      Mathematical Biosciences and Engineering

      Volume: 19 Issue: 3 Pages: 2762-2773

    • DOI

      10.3934/mbe.2022126

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      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Estimating the transmissibility of SARS-CoV-2 VOC 202012/01 in Japan using travel history information2022

    • Author(s)
      Kayano Taishi、Kyoto University School of Public Health, Yoshida-Konoe-cho, Sakyo-ku, Kyoto, 606-8501, Japan、Nishiura Hiroshi
    • Journal Title

      Mathematical Biosciences and Engineering

      Volume: 19 Issue: 3 Pages: 2750-2761

    • DOI

      10.3934/mbe.2022125

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      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Phenomenological and mechanistic models for predicting early transmission data of COVID-192021

    • Author(s)
      Miyama Takeshi、Hiroshi Nishiura
    • Journal Title

      Mathematical Biosciences and Engineering

      Volume: 19 Issue: 2 Pages: 2043-2055

    • DOI

      10.3934/mbe.2022096

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dramatic shift in the epidemiology of peptic ulcer in Japan: the impact of <i>Helicobacter pylori</i> eradication therapy2021

    • Author(s)
      Lee K. D.、Kayano T.、Nishiura H.
    • Journal Title

      Epidemiology and Infection

      Volume: 150

    • DOI

      10.1017/s095026882100265x

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Estimating COVID-19 cases infected with the variant alpha (VOC 202012/01): an analysis of screening data in Tokyo, January-March 20212021

    • Author(s)
      Murayama Hiroaki、Kayano Taishi、Nishiura Hiroshi
    • Journal Title

      Theoretical Biology and Medical Modelling

      Volume: 18 Issue: 1

    • DOI

      10.1186/s12976-021-00146-x

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Evaluating the COVID-19 vaccination program in Japan, 20212023

    • Author(s)
      Taishi Kayano
    • Organizer
      Epidemics: 9th International Conference on Infectious Disease Dynamics
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      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] オミクロン株流行期における予防接種プログラムの評価2023

    • Author(s)
      茅野大志
    • Organizer
      2023年度日本数理生物学会
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      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Spotting a timing of exit from suppression phase via risk analysis: Mortality prediction of COVID-192023

    • Author(s)
      茅野大志
    • Organizer
      第33回日本疫学会学術総会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 数理モデルによるCOVID-19予防接種の人口レベルでの総合的効果の推定2023

    • Author(s)
      茅野大志
    • Organizer
      第93回日本衛生学会学術総会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] COVID-19の予防接種により直接回避された感染者数および死亡者数の推定2022

    • Author(s)
      茅野大志
    • Organizer
      第92回日本衛生学会学術総会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Describing geographic heterogeneity of the transmissibility of COVID-192022

    • Author(s)
      茅野大志
    • Organizer
      第32回日本疫学会学術総会 2022年1月27日
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Estimating the transmissibility of SARS-CoV-2 VOC 202012/01 in Japan using travel history information2021

    • Author(s)
      Taishi Kayano
    • Organizer
      EPIDEMICS 8
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 次世代行列を用いた新型コロナウイルス感染症のリアルタイム予測2021

    • Author(s)
      茅野大志
    • Organizer
      2021年 日本数理生物学会年会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 輸入感染者と国内感染者を用いた新型コロナウイルス変異株VOCの伝播能力の推定2021

    • Author(s)
      茅野大志
    • Organizer
      第164回日本獣医学会学術集会
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      2021 Research-status Report
  • [Book] インフェクションコントロール2023年1月号(P.8~ 感染症対策のための理論疫学をモグリで学ぼう)2022

    • Author(s)
      茅野大志; 西浦博
    • Total Pages
      104
    • Publisher
      メディカ出版
    • ISBN
      4840479860
    • Related Report
      2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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