インフルエンザウイルス進化予測理論のブレークスルー

• 研究課題/領域番号: 25291099
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生態・環境
• 研究機関: 総合研究大学院大学
• 研究代表者: 佐々木 顕 総合研究大学院大学, その他の研究科, 教授 (90211937)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円); 2015年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2014年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2013年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: インフルエンザウイルス / 進化予測 / 宿主免疫 / ベイズ予測域 / 抗原連続変異 / 多次元尺度法 / マルコフ連鎖 / A香港型 / 抗原進化予測 / ベイズ予測 / インフルエンザ / サブタイプ / 抗原エスケープ / 共進化 / 基本再生産数 / 進化速度 / ウイルス / 免疫系 / 疫学 / 進化 / 予測 / 数理モデル

研究成果の概要

本課題では，ウイルスの多様な系統の集団「亜型」の進化動態を，メタR0 という指標を用いて予測する理論を発展させた．また，多次元尺度法で埋め込また低次元空間上でのウイルス進化軌道についての理論的な研究を進展させたウイルス亜型の抗原進化の年次変化を(a)特定のウイルス株の流行，(b)宿主の集団免疫獲得によるウイルス株に対する適応度地形の変化，(c) 免疫エスケープ突然変異体の定着とその流行という３つのプロセスの連鎖で表現するマルコフモデルを構成し，進化軌道の直線性や方向転換の原因やその生起条件を理論的に解明するとともに，次年度流行タイプの予測をベイズ更新過程として表現した．

研究成果

• [雑誌論文] Partitioning light spectra: adaptive stratification of phytobenthic communities in Antarctic lakes (2017)
  • 著者名/発表者名: Sasaki A, and Mizuno A
  • 雑誌名: J Theor Biol 巻: in press ページ: 1-10
  • DOI: 10.1016/j.jtbi.2017.04.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolutionary branching under multi-dimensional evolutionary constraints (2016)
  • 著者名/発表者名: Ito H, and Sasaki A
  • 雑誌名: J Theor Biol 巻: 407 ページ: 409-428
  • DOI: 10.1016/j.jtbi.2016.07.011
  • NAID: 120006629849
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spotting epidemic keystones by R0 sensitivity analysis: High-risk stations in the Tokyo metropolitan area (2016)
  • 著者名/発表者名: Yashima K, and Sasaki A
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 11:e0162406 号: 9 ページ: e0162406-e0162406
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0162406
  • NAID: 120006667796
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Beyond pairs: definition and interpretation of third-order structure in spatial point patterns (2015)
  • 著者名/発表者名: Chiho Kaito, Ulf Dieckmann, Akira Sasaki and Fugo Takasu
  • 雑誌名: Journal of Theoretical Biology 巻: 372 ページ: 22-38
  • DOI: 10.1016/j.jtbi.2015.02.004
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Epidemic process over the commute network in a metropolitan area (2014)
  • 著者名/発表者名: Yashima K, Sasaki A
  • 雑誌名: Plos ONE 巻: 9 号: 6 ページ: e98518-e98518
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0098518
  • NAID: 120006629850
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Epidemic dynamics of a vector-borne disease on a village-and-city star network with commuters (2014)
  • 著者名/発表者名: Emmanuel A. Mpolya, Kenta Yashima, Hisashi Ohtsuki, Akira Sasaki
  • 雑誌名: Journal of Theoretical Biology 巻: 343 ページ: 120-126
  • DOI: 10.1016/j.jtbi.2013.11.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Timing and propagule size of invasion determine its success by a time-varying threshold of demographic regime shift (2014)
  • 著者名/発表者名: Masato Yamamichi, Takehito Yoshida, Akira Sasaki
  • 雑誌名: Ecology 巻: 95 号: 8 ページ: 2303-2315
  • DOI: 10.1890/13-1527.1
  • NAID: 120005525667
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epidemic process over the commute network in a metropolitan area (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenta Yashima and Akira Sasaki
  • 雑誌名: PLoS ONE (in press) 巻: NA
  • NAID: 120006629850
  • 査読あり
• [雑誌論文] Timing and propagule size of invasion determine its success by a time-varying threshold of demographic regime shift (2014)
  • 著者名/発表者名: Masato Yamamichi, Takehito Yoshida, Akira Sasaki
  • 雑誌名: Ecology (in press) 巻: NA
  • NAID: 120005525667
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epidemic dynamics of a vector-borne disease on a village-and-city star network with commuters (2014)
  • 著者名/発表者名: Emmanuel Abraham Mpolya, Kenta Yashima, Hisashi Ohtsuki, Akira Sasaki
  • 雑誌名: Journal of Theoretical Biology (in press) 巻: NA
  • 査読あり
• [雑誌論文] Timing of the emergence of new successful viral strains in seasonal influenza (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Omori, Akira Sasaki
  • 雑誌名: Journal of Theoretical Biology 巻: 329 ページ: 32-38
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-gene speciation with pleiotropy: Effects of allele dominance, population size, and delayed inheritance (2013)
  • 著者名/発表者名: Masato Yamamichi, Akira Sasaki
  • 雑誌名: Evolution 巻: 67 ページ: 2011-2023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Limiting similarity, species packing, and the shape of competition kernels (2013)
  • 著者名/発表者名: Olof Leimar, Akira Sasaki, Michael Doebeli, Ulf Dieckmann
  • 雑誌名: Journal of Theoretical Biology 巻: 2013 ページ: 3-13
  • 査読あり
• [学会発表] A Bayesian updating model for the antigenic escapes of influenza virus subtypes (2016)
  • 著者名/発表者名: Akira Sasaki
  • 学会等名: The 26th annual meeting of the Japanese Society for Mathematical Biology
  • 発表場所: Kyushu University, Fukuoka.
  • 年月日: 2016-09-07
• [学会発表] Network centrality measure based on sensitivity analysis of the basic reproductive ratio (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenta Yashima and Akira Sasaki
  • 学会等名: The 26th annual meeting of the Japanese Society for Mathematical Biology
  • 発表場所: Kyushu University, Fukuoka.
  • 年月日: 2016-09-07
• [学会発表] The coevolution of human antiviral protein APOBEC3G and HIV protein Vif: A theoretical study. Mathematical modeling for emerging infectious diseases. (2015)
  • 著者名/発表者名: Akira Sasaki.
  • 学会等名: 2015 Joint Meeting of The 5th China-Japan-Korea Colloquium on Mathematical Biology and The Japanese Society for Mathematical Biology
  • 発表場所: Doshisha University, Kyoto, Japan
  • 年月日: 2015-08-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ウイルスと宿主共進化の数理モデル (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐々木顕
  • 学会等名: 東大医科学研究所セミナー「生命科学における異分野融合」
  • 発表場所: 東大医科学研究所、白金台
  • 年月日: 2015-05-26
  • 招待講演
• [学会発表] Discrete Species Packing and Evolved Neutrality in a Continuous Niche Space (2015)
  • 著者名/発表者名: Akira Sasaki
  • 学会等名: Gordon Research Conference, Speciation 2015
  • 発表場所: Four Point Sherraton, Ventura, California, USA
  • 年月日: 2015-03-15 – 2015-03-20
  • 招待講演
• [学会発表] ウイルスの接触感染の進化シミュレーション / Evolution of contact dependent viral infection in vivo (2015)
  • 著者名/発表者名: Saeki K, Sasaki A
  • 学会等名: ゲーム理論ワークショップ2015
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2015-03-06 – 2015-03-07
• [学会発表] Coevolutionary dynamics of human antiviral protein APOBEC3G and its viral antagonist Vif (2014)
  • 著者名/発表者名: Akira Sasaki
  • 学会等名: Symposium "Dynamic interplay between viruses and their hosts"
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Yokohama
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-09
  • 招待講演
• [学会発表] Efficient disease control strategy in metropolitan area using sensitivity analysis of basic reproduction ratio R0 (2014)
  • 著者名/発表者名: 八島健太，佐々木顕
  • 学会等名: 平成26年度九州大学IMI共同利用研究・研究集会（I）「感染症数理モデルの実用化と産業及び政策での活用のための新たな展開」
  • 発表場所: JR博多シティ会議場, 福岡
  • 年月日: 2014-10-01 – 2014-10-03
• [学会発表] Analysis of population dynamics in heterogeneous environment (2014)
  • 著者名/発表者名: Yashima K, Suzuki SU, Sasaki A
  • 学会等名: The 52nd Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • 発表場所: Sapporo Convention Center, Sapporo
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
• [学会発表] Theories of arms race on complex genotype-phenotype mappings (2014)
  • 著者名/発表者名: Akira Sasaki
  • 学会等名: JSMB/SMB 2014 Osaka. Minisymposium: "Dynamics of experimental evolution -- arms race and self-organization"
  • 発表場所: Osaka International Convention Center,, Osaka, Japan
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
  • 招待講演
• [学会発表] Evolution of Müllerian/Batesian mimicry on a two-dimensional trait space of warning signal and unpalatability (2014)
  • 著者名/発表者名: Akira Sasaki
  • 学会等名: JSMB/SMB 2014 Osaka. Minisymposium: "Understanding mimicry -- evolutionary and developmental dynamics of signal sharing
  • 発表場所: Osaka International Convention Center, Osaka, Japan
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
  • 招待講演
• [学会発表] Evolution of contact dependent viral infection (2014)
  • 著者名/発表者名: Saeki K, Sasaki A
  • 学会等名: Joint Annual Meeting of the Japanese Society for Mathematical Biology and the Society for Mathematical Biology
  • 発表場所: Osaka International Convention Center, Osaka
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] A strain-age-dependent fitness model for viruses under selection by herd immunity. (2014)
  • 著者名/発表者名: Miura C, Sasaki A
  • 学会等名: Joint Annual Meeting of the Japanese Society for Mathematical Biology and the Society for Mathematical Biology
  • 発表場所: , Osaka International Convention Center, Osaka
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] Evolutionary constraints shape trait spaces and adaptive evolution (2014)
  • 著者名/発表者名: Ito H, Sasaki A
  • 学会等名: Joint Annual Meeting of the Japanese Society for Mathematical Biology and the Society for Mathematical Biology
  • 発表場所: , Osaka International Convention Center, Osaka
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] Host-symbiont coevolution in mutualisms enforced by sanction (2014)
  • 著者名/発表者名: Uchiumi Y, Sasaki A, Ohtsuki H
  • 学会等名: Joint Annual Meeting of the Japanese Society for Mathematical Biology and the Society for Mathematical Biology
  • 発表場所: Osaka International Convention Center, Osaka
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] Efficient disease control strategy in metropolitan area using sensitivity analysis of basic reproduction ratio R0. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yashima K and Sasaki A
  • 学会等名: oint Annual Meeting of the Japanese Society for Mathematical Biology and the Society for Mathematical Biology (JSMB/SMB 2014)
  • 発表場所: ), Osaka International Convention Center, Osaka, Japan
  • 年月日: 2014-07-25 – 2014-08-01
• [学会発表] The coevolution of human antiviral protein APOBEC3G and HIV protein Vif: A theoretical study. (2014)
  • 著者名/発表者名: Akira Sasaki
  • 学会等名: The 11th Conference of European Society for Mathematical and Theoretical Biology (ESMTB 2014)
  • 発表場所: Gothenburg, Sweden
  • 年月日: 2014-06-15 – 2014-06-19
  • 招待講演
• [学会発表] Invasion threshold and evolution in spatially heterogeneous epidemic models (2014)
  • 著者名/発表者名: Akira Sasaki
  • 学会等名: Workshop "Spatial evolutionary epidemiology"
  • 発表場所: Le Hameau de l'Etoile, Montpellier, France
  • 年月日: 2014-06-03 – 2014-06-07
  • 招待講演
• [学会発表] Evolution of Müllerian/Batesian mimicry spectra on a two-dimensional trait space of warning signal and unpalatability (2014)
  • 著者名/発表者名: Akira Sasaki
  • 学会等名: JSMB/SMB 2014 Osaka. Minisymposium: Understanding mimicry --- evolutionary and developmental dynamics of signal sharing
  • 発表場所: Osaka International Convention Center
  • 招待講演
• [学会発表] Theories of arms race on complex genotype-phenotype mappings (2014)
  • 著者名/発表者名: Akira Sasaki
  • 学会等名: JSMB/SMB 2014 Osaka. Minisymposium: Dynamics of experimental evolution – arms race and self-organization
  • 発表場所: Osaka International Convention Center
  • 招待講演
• [学会発表] Invasion threshold and evolution in spatially heterogeneous epidemic models (2014)
  • 著者名/発表者名: Akira Sasaki
  • 学会等名: Workshop "Spatial evolutionary epidemiology"
  • 発表場所: Le Hameau de l'Etoile, Montpelier, France
  • 招待講演
• [学会発表] The coevolution of human antiviral protein APOBEC3G and HIV protein Vif: A theoretical study (2014)
  • 著者名/発表者名: Akira Sasaki
  • 学会等名: ESMTB 2014 Gothenberg. Minisymposium "Immuno-epidemiological models"
  • 発表場所: the European Conference in Gothenburg, Gothenberg, Sweden
  • 招待講演
• [学会発表] Coevolutionary dynamics of human antiviral protein APOBEC3G and its viral antagonist Vif (2014)
  • 著者名/発表者名: Akira Sasaki
  • 学会等名: 新学術領域「感染コンピテンシ」国際シンポジウム "Dynamic interplay between viruses and their hosts"
  • 発表場所: Undecided
  • 招待講演
• [学会発表] Coevolution of Vif and A3G expression levels: Struggle for mutability (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々木顕
  • 学会等名: 新学術領域「感染コンピテンシ」第3回領域会議
  • 発表場所: 東大医科研
• [学会発表] 水平伝播によって共生相手を更新する双利共生系の維持機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 内海邑・佐々木顕
  • 学会等名: 第61回日本生態学会年会
  • 発表場所: 広島国際会議場
• [学会発表] 多次元形質空間における進化的制約下で進化的分岐が起こるための一般的条件 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤洋・佐々木顕
  • 学会等名: 第61回日本生態学会年会
  • 発表場所: 広島国際会議場
• [学会発表] 病原体の毒性進化解析：バクテリオファージにおける溶原、溶菌化の条件 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福世真樹・佐々木顕
  • 学会等名: 第61回日本生態学会年会
  • 発表場所: 広島国際会議場
• [学会発表] 遺伝子対遺伝子相互作用で駆動されるイネいもち病菌レース頻度変動（新潟県、1965-2004）の進化時系列解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々木顕・中林潤
  • 学会等名: 第61回日本生態学会年会
  • 発表場所: 広島国際会議場
• [学会発表] : Projecting evolutionary trajectory of influenza A virus: Multidimensional scaling and individual based antigenic drift model (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Sasaki
  • 学会等名: Tsukuba Global Science Week 2013: International Life Science Workshop Systems Biology
  • 発表場所: Tsukuba International Convention Center
  • 招待講演
• [学会発表] ウイルス複製機構とその進化を数理モデルでとらえる (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木顕
  • 学会等名: 第23回日本数理生物学会シンポジウム「計算ウイルス学の新局面」
  • 発表場所: 静岡大学．浜松
  • 招待講演
• [学会発表] Adaptive light absorption for protection and photosynthesis in layered plant community (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木顕・田邊優貴子
  • 学会等名: 総研大共同研究「惑星科学と生命科学の融合」第3回研究会
  • 発表場所: 清泉寮．山梨
  • 招待講演
• [学会発表] Evolution of viral multiplicity of infection (MOI) to get rid of free riding by defective viruses/Effective RNAi targeting agains plus-strand RNA virus (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木顕
  • 学会等名: 新学術領域「感染コンピテンシ」第1回領域会議
  • 発表場所: 湯河原
• [学会発表] ミトコンドリアの片親遺伝の進化: メタ個体群モデルによる検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 内海邑・佐々木顕
  • 学会等名: 第23回日本数理生物学会
  • 発表場所: 静岡大学．浜松
• [学会発表] 不均質環境下における個体群動態 (2013)
  • 著者名/発表者名: 八島健太・鈴木清樹・佐々木顕
  • 学会等名: 第23回日本数理生物学会
  • 発表場所: 静岡大学．浜松
• [学会発表] 培養系におけるウイルスの細胞間接触感染の進化シミュレーション (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐伯晃一・佐々木顕
  • 学会等名: 第23回日本数理生物学会
  • 発表場所: 静岡大学．浜松
• [図書] 「感染症の生態学」第22章 ヒトのインフルエンザ (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 顕
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 「感染症の生態学」第10章 病原生物と宿主の進化． (2016)
  • 著者名/発表者名: 加茂将史・佐々木 顕
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 病原体と宿主の進化．感染症の生態学 (2016)
  • 著者名/発表者名: 加茂将史、佐々木顕
  • 総ページ数: 356
  • 出版者: 共立出版
• [図書] ヒトのインフルエンザ．感染症の生態学 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐々木顕
  • 総ページ数: 356
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 病原体と宿主の進化．『感染症の生態学』第9章（分担執筆・印刷中） (2014)
  • 著者名/発表者名: 加茂将史・佐々木顕
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 行動学事典（分担執筆） (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木顕
  • 総ページ数: 637
  • 出版者: 東京化学同人