エージェントモデルによる薬剤投与戦略の構築－薬剤耐性菌の進化と拡散の防止

• 研究課題/領域番号: 17H04731
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 社会システム工学・安全システム
• 研究機関: 長崎大学 (2018-2021); 東京大学 (2017)
• 研究代表者: 伊東 啓 長崎大学, 熱帯医学研究所, 助教 (80780692)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 24,050千円 (直接経費: 18,500千円、間接経費: 5,550千円); 2020年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2019年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2018年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
• キーワード: 抗生剤 / 薬剤耐性菌 / AMR / 社会的ジレンマ / シミュレーション / 数理モデル / 進化 / 行動 / 薬剤耐性 / 公衆衛生 / 社会ネットワーク / 意思決定 / ゲーム理論 / 感染症 / シミュレーションモデル / リスクマネジメント / 数理モデリング / エージェントモデル

研究成果の概要

抗生剤の使用と、その積み重ねが生み出す薬剤耐性菌の進化及び拡散を再現するマルチ・エージェント・シミュレーションを開発した。また、複雑ネットワークを導入した感染症の数理モデルを多数発表した。これに加え、研究途上では抗生剤使用の背景にある社会的ジレンマの存在に気づいたことで研究を飛躍的に発展させた。ここでは計８カ国に跨る国際Web調査を展開し、各国における抗生剤の使用に関する社会的ジレンマの認識割合と、その推定強度を世界で初めて検証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

研究発足当初から薬剤耐性の問題は危惧されていたが、コロナ禍によってさらに注目度は集まっている。感染症問題そのものが世界全体の課題であることが広く認識された上に、薬剤耐性による死亡数がマラリアやHIV/AIDSに匹敵しているという報告も出てきた。このような時流の中で展開された本研究は、薬剤耐性の問題、特に社会的ジレンマに食い込むことで大きな成果を得た。特に一般市民が内包する抗生剤の使用に関する社会的ジレンマを明らかにする試みは、本研究以外には存在しない。社会的ジレンマと薬剤耐性の問題は今後ますます盛んに研究されていく科学的領域となるだろう。本研究はそのさきがけとしての役目を果たしたものと信ずる。

研究成果

• [国際共同研究] University of Basel(スイス)
• [国際共同研究] University of the Philippines Los Banos(フィリピン)
• [雑誌論文] Unique hemoglobin dynamics in female Tibetan highlanders (2021)
  • 著者名/発表者名: Arima Hiroaki、Nakano Masayuki、Koirala Sweta、Ito Hiromu、Pandey Basu Dev、Pandey Kishor、Wada Takayuki、Yamamoto Taro
  • 雑誌名: Tropical Medicine and Health 巻: 49 号: 1 ページ: 2-2
  • DOI: 10.1186/s41182-020-00289-6
  • NAID: 120006956200
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Exaggerated evolution of male armaments via male?male competition (2021)
  • 著者名/発表者名: Areja‐Gavina Maica Krizna D.、Torres Monica C.、Gamilla Gimelle B.、Sakaguchi Tomohiko、Ito Hiromu、Rabajante Jomar F.、Tubay Jerrold M.、Yoshimura Jin、Morita Satoru
  • 雑誌名: Ecology and Evolution 巻: 11 号: 11 ページ: 6977-6992
  • DOI: 10.1002/ece3.7546
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Improving environment drives dynamical change in social game structure (2021)
  • 著者名/発表者名: Chiba Erika、Cuaresma Diane Carmeliza N.、Rabajante Jomar F.、Tubay Jerrold M.、Areja Gavina Maica Krizna、Yamamoto Tatsuki、Yoshimura Jin、Morita Satoru、Ito Hiromu、Okabe Takuya
  • 雑誌名: Royal Society Open Science 巻: 8 号: 5 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1098/rsos.201166
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Analyzing Predictors of Control Measures and Psychosocial Problems Associated with COVID-19 Pandemic: Evidence from Eight Countries (2021)
  • 著者名/発表者名: Jony Sheikh Saifur Rahman、Haque Ubydul、Webb Nathaniel J.、Spence Emily、Rahman Md. Siddikur、Aghamohammadi Nasrin、Lie Yongchan、Angulo-Molina Aracely、Ananth Sushmitha、Ren Xuelian、Kawachi Nobuyuki、Ito Hiromu、Ulvi Osman、Lubinda Jailos、Karamehic-Muratovic Ajlina、Maher Wasim、Ali Parveen、Rahman M. Sohel
  • 雑誌名: Behavioral Sciences 巻: 11 号: 8 ページ: 106-106
  • DOI: 10.3390/bs11080106
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The effect of men who have sex with men (MSM) on the spread of sexually transmitted infections (2021)
  • 著者名/発表者名: Ito Hiromu、Yamamoto Taro、Morita Satoru
  • 雑誌名: Theoretical Biology and Medical Modelling 巻: 18 号: 1 ページ: 18-18
  • DOI: 10.1186/s12976-021-00148-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamic utility: the sixth reciprocity mechanism for the evolution of cooperation (2020)
  • 著者名/発表者名: Ito, H., Tanimoto, J.
  • 雑誌名: Royal Society Open Science 巻: 7 号: 8 ページ: 200891-200891
  • DOI: 10.1098/rsos.200891
  • NAID: 120006988508
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Social efficiency deficit deciphers social dilemmas (2020)
  • 著者名/発表者名: Arefin Md. Rajib、Kabir K. M. Ariful、Jusup Marko、Ito Hiromu、Tanimoto Jun
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 16092-16092
  • DOI: 10.1038/s41598-020-72971-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Energetic requirements of the transition from solitary to group living (2020)
  • 著者名/発表者名: Sumaiya Rahila I.K.、Nii Momoka、Okabe Takuya、Ito Hiromu、Pulungan Muhammad Almaududi、Morita Satoru、Kobayashi Kazuya、Setou Mitsutoshi、Iwabuchi Kikuo、Matsuura Kenji、Yoshimura Jin
  • 雑誌名: Ecological Complexity 巻: 44, 100874 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1016/j.ecocom.2020.100874
  • NAID: 120006980769
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mass killing by female soldier larvae is adaptive for the killed male larvae in a polyembryonic wasp (2019)
  • 著者名/発表者名: Otsuki Takahiro、Uka Daisuke、Ito Hiromu、Ichinose Genki、Nii Momoka、Morita Satoru、Sakamoto Takuma、Nishiko Maaya、Tabunoki Hiroko、Kobayashi Kazuya、Matsuura Kenji、Iwabuchi Kikuo、Yoshimura Jin
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 (7357) 号: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1038/s41598-019-43643-3
  • NAID: 120006764368
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Grazing enhances species diversity in grassland communities (2019)
  • 著者名/発表者名: Pulungan Muhammad Almaududi、Suzuki Shota、Gavina Maica Krizna Areja、Tubay Jerrold M.、Ito Hiromu、Nii Momoka、Ichinose Genki、Okabe Takuya、Ishida Atsushi、Shiyomi Masae、Togashi Tatsuya、Yoshimura Jin、Morita Satoru
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 (11201) 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1038/s41598-019-47635-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Is the network of heterosexual contact in Japan scale free? (2019)
  • 著者名/発表者名: Ito Hiromu、Tamura Kazuhiro、Wada Takayuki、Yamamoto Taro、Morita Satoru
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 14 (e0221520) 号: 8 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0221520
  • NAID: 120006988420
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Bankruptcy is an inevitable fate of repeated investments with leverage (2019)
  • 著者名/発表者名: Nii Momoka、Okabe Takuya、Ito Hiromu、Morita Satoru、Yasuda Yosuke、Yoshimura Jin
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 (13745) 号: 1 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1038/s41598-019-50237-6
  • NAID: 120006988398
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A single ‘weight-lifting’ game covers all kinds of games (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Tatsuki、Ito Hiromu、Nii Momoka、Okabe Takuya、Morita Satoru、Yoshimura Jin
  • 雑誌名: Royal Society Open Science 巻: 6 号: 11 ページ: 191602-191602
  • DOI: 10.1098/rsos.191602
  • NAID: 120006988349
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The type-reproduction number of sexually transmitted infections through heterosexual and vertical transmission (2019)
  • 著者名/発表者名: Ito Hiromu、Yamamoto Taro、Morita Satoru
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 (17408) 号: 1 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1038/s41598-019-53841-8
  • NAID: 120006988360
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Demography of sexually transmitted infections with vertical transmission (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiromu Ito, Taro Yamamoto, Satoru Morita
  • 雑誌名: Applied Mathematics and Computation 巻: 348 ページ: 363-370
  • DOI: 10.1016/j.amc.2018.12.002
  • NAID: 120006987869
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Risk sensitivity of a forager with limited energy reserves in stochastic environments (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiromu Ito
  • 雑誌名: Ecological Research 巻: 34 号: 1 ページ: 9-17
  • DOI: 10.1111/1440-1703.1058
  • NAID: 120006987844
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Density-dependent population model of effective release policy for Ayu fish (2018)
  • 著者名/発表者名: Katsumata Yuki、Uehara Takashi、Ito Hiromu、Yoshimura Jin、Tainaka Kei-ichi、Ichinose Genki
  • 雑誌名: Ecological Modelling 巻: 388 ページ: 80-87
  • DOI: 10.1016/j.ecolmodel.2018.09.021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Scaling the phase- planes of social dilemma strengths shows game-class changes in the five rules governing the evolution of cooperation (2018)
  • 著者名/発表者名: Ito, H., Tanimoto, J.
  • 雑誌名: Royal Society Open Science 巻: 2018 号: 10 ページ: 181085-181085
  • DOI: 10.1098/rsos.181085
  • NAID: 120006987890
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Current health status and its risk factors of the Tsarang villagers living at high altitude in the Mustang district of Nepal (2018)
  • 著者名/発表者名: Koirala Sweta、Nakano Masayuki、Arima Hiroaki、Takeuchi Shouhei、Ichikawa Tomo、Nishimura Takayuki、Ito Hiromu、Pandey Basu Dev、Pandey Kishor、Wada Takayuki、Yamamoto Taro
  • 雑誌名: Journal of Physiological Anthropology 巻: 37 号: 1 ページ: 20-20
  • DOI: 10.1186/s40101-018-0181-y
  • NAID: 120006987944
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Long-term persistence of agricultural pest insects by risk-spreading dispersal (2018)
  • 著者名/発表者名: Maica Krizna Areja Gavina, Kotaro Aoki, Genki Ichinose, Jomar Fajardo Rabajante, Hiromu Ito, Satoru Morita, Vincent A. A. Jansen, Jin Yoshimura
  • 雑誌名: Ecological Research 巻: 33 号: 5 ページ: 1031-1037
  • DOI: 10.1007/s11284-018-1615-z
  • NAID: 40021665058
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Multi-species coexistence in Lotka-Volterra competitive systems with crowding effects (2018)
  • 著者名/発表者名: Gavina Maica Krizna A.、Tahara Takeru、Tainaka Kei-ichi、Ito Hiromu、Morita Satoru、Ichinose Genki、Okabe Takuya、Togashi Tatsuya、Nagatani Takashi、Yoshimura Jin
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1038/s41598-017-19044-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Territory holders and non-territory holders in Ayu fish coexist only in the population growth process due to territorial hysteresis (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Katsumata, T. Uehara, H. Ito, J. Yoshimura, K. Tainaka and G. Ichinose
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1038/s41598-017-16859-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 数理モデルから考察する性感染症の存続性とヒト社会への適応 (2021)
  • 著者名/発表者名: 伊東 啓
  • 学会等名: 情報処理学会第16回ネットワーク生態学シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 数理モデルから考える性感染症の社会ネットワークへの適応 (2021)
  • 著者名/発表者名: 伊東 啓
  • 学会等名: 日本数理生物学会第31回大会
  • 招待講演
• [学会発表] HTLV-1の蔓延リスク予測と最適な拡散防止戦略の構築 (2020)
  • 著者名/発表者名: 伊東 啓
  • 学会等名: 第27回ヘルスリサーチフォーラム
  • 招待講演
• [学会発表] 性感染症の存続性と社会ネットワークへの適応 (2020)
  • 著者名/発表者名: 伊東 啓
  • 学会等名: ネットワーク科学セミナー2020
  • 招待講演
• [学会発表] Why had periodical cicadas acquired periodicity and prime-numbered life cycles? (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiromu Ito
  • 学会等名: 3rd International Workshop on Mathematical Biology 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Basic Reproduction Number of Sexually Transmitted Infections with Mother-to-Child Infection (2020)
  • 著者名/発表者名: Satoru Morita, Hiromu Ito, Taro Yamamoto
  • 学会等名: NetSci X 2020: International School and Conference on Network Science
  • 国際学会
• [学会発表] 数理モデルから考察する性感染症の存続性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 伊東 啓
  • 学会等名: 日本生態学会第67回全国大会
• [学会発表] Cardiovascular Risk Factors among high altitude inhabitants of Nepal (2019)
  • 著者名/発表者名: Koirala S, Nakano M, Arima H, Takeuchi S, Ichikawa T, Nishimura T, Ito H, Pandey BD, Pandey K, Wada T, Yamamoto T
  • 学会等名: Fifth National Summit of the Health and Population Scientists in Nepal
• [学会発表] 垂直感染を含む性感染伝播のネットワーク拡散モデル (2019)
  • 著者名/発表者名: 守田智, 伊東啓, 山本太郎
  • 学会等名: 日本物理学会2019年秋季大会
• [学会発表] 母子感染を考慮した性感染ネットワーク拡散モデル (2019)
  • 著者名/発表者名: 守田智, 伊東啓, 山本太郎
  • 学会等名: 日本数理生物学会第29回大会
• [学会発表] 5つの互恵ルールが持つ社会的ジレンマ緩和機構の可視化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊東啓, 谷本潤
  • 学会等名: 日本数理生物学会第29回大会
• [学会発表] 社会ジレンマの存否とSocial Efficiency Deficit (2019)
  • 著者名/発表者名: 谷本潤, 伊東啓
  • 学会等名: 日本数理生物学会第29回大会
• [学会発表] 周期ゼミの数理モデリング (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊東啓, 吉村仁
  • 学会等名: 個体群生態学会第35回大会
  • 招待講演
• [学会発表] 母子感染と性ネットワークを考慮した性感染症拡散モデル (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊東啓, 山本太郎, 守田智
  • 学会等名: 個体群生態学会第35回大会
• [学会発表] ゲノムインプリンティングによる真社会性の起源 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松浦健二, 伊東啓, 小林和也, 大崎遥, 吉村仁
  • 学会等名: 個体群生態学会第35回大会
• [学会発表] ゲーム理論におけるジレンマ強度の可視化と協力行動の進化～5つの互恵ルールを例に～ (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊東啓、谷本潤
  • 学会等名: 日本生態学会第66回全国大会
• [学会発表] 縄張り競争の個体群動態モデルによるアユの効果的な放流方策の検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 勝又雄基、上原隆司、伊東啓、吉村仁、泰中啓一、一ノ瀬元喜
  • 学会等名: 第34回個体群生態学会
• [学会発表] 真社会性の作り方：ゲノムインプリンティング説の提唱 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松浦健二、伊東啓、吉村仁
  • 学会等名: 第34回個体群生態学会
• [学会発表] ゲノムインプリンティングによる真社会性の起源 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松浦健二、伊東啓、吉村仁
  • 学会等名: 日本動物行動学会第37回大会
• [学会発表] 日本の人口移動を考慮したHTLV-1の拡散予測に向けて (2018)
  • 著者名/発表者名: 伊東啓、小林志穂美、守田智
  • 学会等名: 第65回日本生態学会
• [学会発表] 日本における人口移動を考慮したHTLV-1の拡散モデル (2017)
  • 著者名/発表者名: 伊東啓、小林志穂美、守田智
  • 学会等名: 第14回情報処理学会ネットワーク生態学シンポジウム
• [備考] 個人ホームページ
  • URL: https://sites.google.com/view/h-ito/
• [備考] 国際保健学分野ホームページ
  • URL: http://www.tm.nagasaki-u.ac.jp/newrect/index.html
• [備考] researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/hiromu_ito/