| 研究課題/領域番号 |
25291099
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 総合研究大学院大学 |
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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)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | ウイルス / 免疫系 / 疫学 / 進化 / 予測 / 数理モデル |
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| 研究概要 |
インフルエンザウイルスの新しい系統が出現し，流行が始まると，宿主集団にそのウイルス系統に対する免疫が広がり，ウイルスのとって次第に宿主個体間の伝播が難しくなる．この宿主の集団免疫獲得の過程がウイルス系統の適応度の時間変化を決める最も重要な要因であることは疑いないが，従来の理論研究では，突然変異で生成される多数のウイルス系統の適応度を疫学動態と宿主免疫の時間変化の動態で定義するという複雑性により，ウイルス抗原連続変異の法則性を解明し，ウイルスの進化予測に繋げることが困難であった．
この理論的な困難を打開するために，本年度はウイルス系統集団の集団遺伝学動態の定式化を，新系統が突然変異で出現してからの経過時間（系統の年齢）で適応度を定義するというアイデアから試みた．この新しい数理モデルは，宿主免疫系とウイルス抗原型の共進化という複雑な現象のモデルであるにもかかわらず，解析的な取り扱いが可能で，ウイルスの進化速度や多様性，系図学的な特性と，疫学・集団遺伝学的パラメータとの関係について多くの知見んが得られた．この研究成果は2014 7/28-8/1に開催される日米数理生物学会合同大会で発表する予定である．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
数理モデルの定式化は順調に進んでおり，解析的な結果も順調に得られている．より一般的な条件のもとでの挙動を調べるための計算機シミュレーションについては，無限系統モデルのプログラムでの実装にやや手間取っている．
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| 今後の研究の推進方策 |
インフルエンザウイルスは新しい抗原型を突然変異で生み出し宿主免疫系から逃れながら急速に進化する。この少数者有利の頻度依存淘汰は、多数の座位からなる抗原決定部位が定義する抗原配列空間の高次元性とあいまって、系統樹の枝が急速に繁茂する多様性の進化的な爆発をもたらすものと予測された（Sasaki and Haraguchi, J. Mol. Biol. 2000）。しかしながら、インフルエンザA型ウイルスは、他を圧倒する急速な進化にもかかわらず、直線的な系統樹を示し、インフルエンザウイルス進化のパラドックスとされた。これに関して申請者らは、きわめて単純化したモデルを用いてではあるが、直線的な系統樹が出現するための解析的な条件を見いだし、より現実的な進化シミュレーションと良い一致を見いだしている(Andreasen and Sasaki, 2006)。
このインフルエンザウイルスの系統樹の単純性のパラドックスの問題に対して，平成25年度に開発したウイルス無限系統=年齢依存適応度モデルの解析を適用し，解明するのが本年度の大きな目標である．
また，インフルエンザA型の直線的な系統樹とは大きく異なる系統樹トポロジーを示すデング熱ウイルスやインフルエンザB型ウイルス、C型ウイルスも含め、一般にウイルスの系統樹トポロジーの特性が何で決まるかは未解明であり、上記実績概要で記述したモデルを用いて，このウイルス系統樹トポロジーの多様性の原因解析も行い、疫学的・遺伝的パラメータの関数とウイルス系統樹のトポロジーの関係について統一的な描像を得る。また、系統樹形の特徴を定量的に示す指標を提案することによりデータとの比較を試みる。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
免疫系との共進化のもとでのウイルス進化シミュレーションを担当する研究補助者の雇用開始時期が遅れたため．
国際学会等での発表のための，国際的に著名な研究者の招聘など，研究のグローバル化に利用する
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