Nature：科學(xué)家研發(fā)出估計(jì)艾滋疫情動(dòng)態(tài)的新方法
11月19日的Nature雜志上公布了一項(xiàng)關(guān)于艾滋病的最新研究結(jié)果，來(lái)自LosAlamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員追蹤分析了流行病學(xué)意義上艾滋病患者HIV病毒擴(kuò)散，以及系統(tǒng)發(fā)育學(xué)意義上病毒實(shí)際的快速進(jìn)化之間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)，由此研發(fā)出了一種新穎的方式，用于解析HIV病毒的擴(kuò)散與演化。這種方法能用于區(qū)分HIV易感人群與受感染人群，從而解析整個(gè)感染史，比如感染個(gè)體的關(guān)聯(lián)追蹤數(shù)據(jù)。
文章的第一作者ThomasLeitner表示，“我們研發(fā)出了一種能用于估計(jì)疫情動(dòng)態(tài)的新方法，從中我們可以了解是誰(shuí)感染了誰(shuí)，以及真正的人口感染發(fā)生率與單純的診斷日期。很顯然這些十分重要，尤其是對(duì)于公共衛(wèi)生監(jiān)控，決策和干預(yù)疫情，以及進(jìn)一步的取證調(diào)查。”
研究人員采用傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)差分方程(differentialequations)對(duì)未感染人群進(jìn)行了模型分析，因?yàn)榛赼gent中介的組件分析較為苛刻，因此這種方法有助于提高速度。一旦某個(gè)人被感染，那么他/她就可以作為一個(gè)“中介”用于計(jì)算機(jī)建模，模型就開(kāi)始追蹤他們的行為，以及艾滋病病毒的進(jìn)化。
基于中介的建模
這種新的建模方法能區(qū)分易感個(gè)體與感染個(gè)體，從而捕獲整個(gè)感染史。未感染個(gè)體基于一個(gè)人口水平進(jìn)行建模，并通過(guò)傳播風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)團(tuán)體分層。在這個(gè)模型中形成社會(huì)網(wǎng)絡(luò)——模擬過(guò)程中可變。因此，該模型比傳統(tǒng)模型更加接近現(xiàn)實(shí)。
Leitner說(shuō)，流行病學(xué)模型的優(yōu)勢(shì)在于“它使我們能夠利用人類交往的參數(shù)模擬流行疾病的
多種可能結(jié)果，其中社交網(wǎng)絡(luò)的形成是中介社交的一部分。這是一個(gè)靈活的系統(tǒng)，能用來(lái)描述現(xiàn)實(shí)人群中的變化。”
這個(gè)項(xiàng)目得到了美國(guó)NIH的資助，其相關(guān)項(xiàng)目“ReconstructingHIVEpidemicsfromHIVPhylogenetics”已發(fā)表論文10篇。
誰(shuí)感染了誰(shuí)
其中一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是誰(shuí)感染了誰(shuí)，此前發(fā)表在另外一個(gè)刊物的研究成果，提出了一種新雜交系統(tǒng)，能用于模擬和分析艾滋病毒或其它病原體在人群中的傳播。
研究人員對(duì)LatvianHIV-1病毒進(jìn)行了建模，他們發(fā)現(xiàn)注射***者促進(jìn)了異性人口中病毒的傳播，從而導(dǎo)致了整體疫情。研究人員目前正在擴(kuò)大這種雜交模型，將其延伸到HIV遺傳進(jìn)化領(lǐng)域中，分析它對(duì)每一個(gè)受感染個(gè)體的影響。
研究表明，在HIV快速流行過(guò)程中，比如個(gè)體之間自行注射藥物，HIV病毒的進(jìn)化是緩慢的，出現(xiàn)的人群水平多元化很小。而且較慢的病毒擴(kuò)散也顯示出在同等時(shí)間內(nèi)更多艾滋病毒的演化。
新研究領(lǐng)域
了解HIV病毒的遺傳進(jìn)化有助于研究人員通過(guò)病原體遺傳物質(zhì)重構(gòu)不同的流行病學(xué)場(chǎng)景，這一研究領(lǐng)域被稱為系統(tǒng)發(fā)育動(dòng)態(tài)研究(phylodynamics，生物通譯)。
這項(xiàng)研究還開(kāi)發(fā)了一種新的數(shù)學(xué)模型利用這種模型，研究人員能方便地通過(guò)之前用過(guò)的生物標(biāo)記物(BEDIgG)估計(jì)何時(shí)個(gè)體會(huì)感染了HIV病毒。
“這很重要，因?yàn)榇蠖鄶?shù)HIV病毒感染者在感染后不久都沒(méi)有察覺(jué)到已經(jīng)受到感染，他們往往在很久之后才發(fā)現(xiàn)，比如感染后幾年，”Leitner說(shuō)，“因此需要估計(jì)真正的發(fā)病率，也就是實(shí)際發(fā)生感染的時(shí)間，而不是診斷日期。”
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