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2015 年度 実績報告書

構造化個体群ダイナミクスの数学的理論と感染症数理モデルへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 25400194
研究機関東京大学

研究代表者

稲葉 寿  東京大学, 数理(科)学研究科(研究院), 教授 (80282531)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード感染症数理モデル / 基本再生産数 / ウィルスダイナミクス / 閾値現象 / 後退分岐
研究実績の概要

[1]ケルマック・マッケンドリックの再感染モデルを年齢構造化個体群モデルとして定式化して、そのエンデミック閾値現象を検討した。本モデルにおいては、免疫減衰による変動感受性と回復個体の再感染が考慮されており、各状態のホスト個体群は滞在時間に依存するパラメータをもつ。再感染モデルにおいては、再感染による疫学的な二次感染者再生産力の増幅がおこると、基本再生産数が1以下の劣臨界状況でも後退分岐によるエンデミック定常解が存在しうる。その場合には基本再生産数を1より低く保つという感染症予防原則が必ずしも感染症の根絶を導かない。本研究において、後退分岐の発生条件を求めるとともに、現実的な環境で劣臨界分岐が可能となるような状況を導くように基本モデルを拡張した。このことによって無症候性の感染が二次感染者の再生産力を引き上げているケースにおいては、劣臨界分岐がおきやすく、流行の抑止が困難になることが示唆された。またより現実的な応用へのステップとして、人口学的な年齢構造を導入してモデルを拡張してその侵入条件、定常解の存在条件を示した。
[2]理論生物学、実験生命科学の研究者と共同で、(a)体内のウィルスダイナミクスのモデルを構築して、パラメータの実測値を得ることで細胞間直接感染によるウィルスの基本再生産数を定量化して、その寄与度が60パーセントと高い水準にあることを明らかにした。これはフリーウィルスによる間接感染を阻害しても治癒効果は限定されることを示唆している。(b)また個体の異質性を考慮したHIV流行モデルを開発して、特定タイプのHIVウィルス(HIV-1M)がパンデミックとなって要因としてある種のウィルスタンパク(HIV-1Vpu)の存在が大きく貢献していることを定量的に明らかにした。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Endemic threshold analysis for the Kermack{McKendrick2016

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Inaba
    • 雑誌名

      Josai Mathematical Monographs

      巻: 9 ページ: 105-133

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cell-to-cell infection by HIV contributes over half of virus infection2015

    • 著者名/発表者名
      S. Iwami, J.K.Takeuchi, S.Nakaoka, F. Mammano, F. Clavel, H. Inaba, T. Kobayashi, N. Misawa, K. Aihara, Y. Koyanagi, K. Sato
    • 雑誌名

      eLIFE

      巻: e08150 ページ: 1-16

    • DOI

      10.7554/eLife.08150

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Pandemic HIV-1 Vpu overcome intrinsic herd immunity mediated by tetherin2015

    • 著者名/発表者名
      S. Iwami, K. Sato, S. Morita, H. Inaba, T. Kobayashi, J.S. Takeuchi, Y. Kimura, N. Misawa, F. Ren, Y. Iwasa, K. Aihara, Y. Koyanagi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 ページ: 12256

    • DOI

      10.1038/srep12256

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Endemic Threshold Analysis for the Kermack-McKendrick Reinfection Model2015

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Inaba
    • 学会等名
      Annual Workshop on Modeling and Simulation in Applied Mathematics
    • 発表場所
      Tokyo Kioi-cho Campus, Josai University
    • 年月日
      2015-12-20
    • 招待講演
  • [学会発表] Mathematical epidemiology in Japan - from personal experiences -2015

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Inaba
    • 学会等名
      International Workshop on Policy-relevant Applications of Infectious Disease Models in Asia
    • 発表場所
      Ito International Research Center, The university of Tokyo
    • 年月日
      2015-12-15
    • 招待講演
  • [学会発表] Endemic Threshold Analysis for the Kermack--McKendrick Reinfection Model2015

    • 著者名/発表者名
      稲葉寿
    • 学会等名
      RIMS研究集会 第12回生物数学の理論とその応用
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所
    • 年月日
      2015-11-24
  • [学会発表] Revisiting the Kermack--McKendrick endemic model2015

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Inaba
    • 学会等名
      10th Colloquium on the Qualitative Theory of Differential Equations
    • 発表場所
      University of Szeged, Hungary
    • 年月日
      2015-06-01 – 2015-06-04
  • [学会発表] Revisiting the Kermack--McKendrick endemic model2015

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Inaba
    • 学会等名
      Theme on Structured Delay Systems
    • 発表場所
      The Fields Institute
    • 年月日
      2015-05-19 – 2015-05-22

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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