マルチスケールモデルを用いた効果的な抗ウイルス治療戦略開発のための理論構築

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15KT0107
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 岩見 真吾 九州大学, 理学研究院, 准教授 (90518119)
• 研究分担者: 中岡 慎治 東京大学, 生産技術研究所, 派遣研究員 (30512040) [辞退]
• 研究期間 (年度): 2015-07-10 – 2019-03-31
• キーワード: 多階層数理モデル / 定量的データ解析

研究実績の概要

重篤な感染症の死亡率は最先端の治療により大きく改善された一方で、その医療費は極めて高額になっている。抗ウイルス効果および治療費の両面において最適なC型肝炎治療を実現するためには、実験データあるいは臨床データの解析から得られる定量的知見（科学的根拠のある知見）に基づいた薬剤投与戦略が希求されている。本課題では、uPA-SCIDマウスを用いたHCV感染実験を行い、感染後、及び抗HCV剤投与下の血中HCV RNA量、ALT値の時系列データをリアルタイムRT-PCR法、酵素測定法で測定した。また、投薬後の二層性に減衰する血中HCV RNA量をマルチスケールモデルにより解析する事で、抗ウイルス薬の薬効（細胞内RNA産生の阻害率ε_Aやウイルス集合の阻害率ε_B等）、ウイルス複製率や免疫反応の強度等のウイルス感染の指標を推定した。さらに、福岡徳洲会病院から提供を受けた非治療症例の臨床データからMixed effect modelを駆使して数理モデルのパラメータを患者（あるいは患者群）レベルで決定した。今後は、服薬アドヒアランス不良を考慮した場合、耐性株の出現確率がもっとも低くなる投与戦略の探索も進める。そして、実験データと臨床データに基づいた抗HCV治療戦略最適化のための基盤技術を構築する。例えば、モンテカルロシミュレーションにより十分な臨床効果が期待でき、かつ、安全面にも配慮した投与戦略のデザインが可能となれば、将来的にはパーソナライズド・メディシンを想定した医療の展開が期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] INSERM(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: INSERM
• [国際共同研究] UNSW(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: UNSW
• [国際共同研究] ICL(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: ICL
• [雑誌論文] Epidermal growth factor receptor is a host-entry cofactor triggering hepatitis B virus internalization (2019)
  • 著者名/発表者名: Iwamoto Masashi、Saso Wakana、Sugiyama Ryuichi、Ishii Koji、Ohki Mio、Nagamori Shushi、Suzuki Ryosuke、Aizaki Hideki、Ryo Akihide、Yun Ji-Hye、Park Sam-Yong、Ohtani Naoko、Muramatsu Masamichi、Iwami Shingo、Tanaka Yasuhito、Sureau Camille、Wakita Takaji、Watashi Koichi
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1073/pnas.1811064116
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Mathematical Analysis of a Transformed ODE from a PDE Multiscale Model of Hepatitis C Virus Infection (2019)
  • 著者名/発表者名: Kitagawa Kosaku、Kuniya Toshikazu、Nakaoka Shinji、Asai Yusuke、Watashi Koichi、Iwami Shingo
  • 雑誌名: Bulletin of Mathematical Biology 巻: 81 ページ: 1427～1441
  • DOI: 10.1007/s11538-018-00564-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative Immunology by Data Analysis Using Mathematical Models (2019)
  • 著者名/発表者名: Iwanami Shoya、Iwami Shingo
  • 雑誌名: Encyclopedia of Bioinformatics and Computational Biology 巻: 2 ページ: 984～992
  • DOI: 10.1016/B978-0-12-809633-8.20250-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of HIV-1 coinfection in different susceptible target cell populations during cell-free infection (2018)
  • 著者名/発表者名: Ito Yusuke、Tauzin Alexandra、Remion Azaria、Ejima Keisuke、Mammano Fabrizio、Iwami Shingo
  • 雑誌名: Journal of Theoretical Biology 巻: 455 ページ: 39～46
  • DOI: 10.1016/j.jtbi.2018.06.025
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A PDE multiscale model of hepatitis C virus infection can be transformed to a system of ODEs (2018)
  • 著者名/発表者名: Kitagawa Kosaku、Nakaoka Shinji、Asai Yusuke、Watashi Koichi、Iwami Shingo
  • 雑誌名: Journal of Theoretical Biology 巻: 448 ページ: 80～85
  • DOI: 10.1016/j.jtbi.2018.04.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Malaria incidences in South Africa linked to a climate mode in southwestern Indian Ocean (2018)
  • 著者名/発表者名: Behera Swadhin K.、Morioka Yushi、Ikeda Takayoshi、Doi Takeshi、Ratnam Jayanthi V.、Nonaka Masami、Tsuzuki Ataru、Imai Chisato、Kim Yoonhee、Hashizume Masahiro、Iwami Shingo、Kruger Philip、Maharaj Rajendra、Sweijd Neville、Minakawa Noboru
  • 雑誌名: Environmental Development 巻: 27 ページ: 47～57
  • DOI: 10.1016/j.envdev.2018.07.002
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Quantifying antiviral activity optimizes drug combinations against hepatitis C virus infection (2018)
  • 著者名/発表者名: Shingo Iwami
  • 学会等名: ECMTB2018
  • 国際学会
• [学会発表] PKPDVD modeling for multi-drug treatment on HCV infection (2018)
  • 著者名/発表者名: Shingo Iwami
  • 学会等名: KSIAM2018SMB
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Characterizing SHIV infection in vitro and in vivo (2018)
  • 著者名/発表者名: Shingo Iwami
  • 学会等名: &JSMB2018
  • 国際学会