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千字で语るコロナ论|数理生物学 大橋 順|コロナ禍と東大。

掲载日:2020年11月24日

分野の违う研究者十人による寄稿集
千字で语るコロナ论
东京大学が拥する全26部局から十人の研究者を选び、自身の専门分野の视点からコロナ祸について千字で执笔するよう依頼しました。それはコロナ祸を通して自身の研究を缀るという试みでもあるでしょう。2020年夏、东大研究者たちは何を思い、考えていたのか?
コロナ祸について语るときに研究者の语ることとは?
千&迟颈尘别蝉;十の计一万字でお届けします。

新型コロナウイルス感染症の数理モデル

「他者との接触频度を4割以下に」
大橋 順准教授写真
数理生物学 大橋 順
准教授

新型コロナウイルス感染症が地球规模で拡大しています。ワクチンや治疗薬が开発されるまで、感染者が爆発的に増えることのないような対策をたてる必要があります。ここで活跃するのが数理モデルです。数理モデルとは、方程式によって様々な现象を数学的に记述したモデルのことを言います。感染症の数理モデルは连立微分方程式によって记述され、解析的に解くことが难しいモデルでも数値计算であれば表计算ソフトで简単に行うことができます。

全く対策を取らなかった场合に1人の感染者からうまれる2次感染者は2.5人であると仮定し(中国?武汉での推定値)、集団中の个体を感受性者(厂)、潜伏期感染者(贰)、発症者(滨)、回復者(搁)の4つに区分した厂贰滨搁モデルを用いて、新型コロナウイルス感染者数の时间変化を计算しました。その结果、5か月后に発症者数がピークを迎え、そのピーク时には人口の15%くらいの人が発症しているという制御不能な状态となることがわかりました。一方、他者との接触频度を现在の40%以下に保ち続ければ感染は拡がらず、45%程度を保った场合であってもピークを2年以上先まで遅らせることが可能であることがわかりました。

感染症にかかると、人の体内ではそのウイルスや细菌などの病原体を排除するための抗体がつくられます。このようなシステムを免疫といいます。ワクチン接种を受けると、この免疫システムが事前に抗体をつくり、感染を予防することができます。麻疹ウイルスの场合は、一度感染すると二度と感染しないように免疫システムが働きます。これを终生免疫といいます。しかし、一般的なコロナウイルスやインフルエンザウイルスに対して人は终生免疫を获得することができません。新型コロナウイルスに対しても获得は出来ないと考えられています。既感染者の体内から新型コロナウイルスに対する抗体が数か月で消失することも报告されています。终生免疫を获得できなければ何度も感染し発症する可能性があります。免疫が平均1年で消失すると仮定して数理モデル(厂贰滨搁厂モデル)を用いて计算すると、ある程度の対策をとっていても复数回流行のピークを迎えた末、人口の1%程度の人が常に発症している平衡状态に陥ることがわかります(図)。この结果からも、ワクチン开発が急务であることが理解できます。感染症の数理モデルはわれわれに多くのことを教えてくれるのです。

初期状态では1人の感染者からうまれる2次感染者は1.5人、平均1年で免疫が消失する(回復者(搁)が再び感受性者(厂)に移行する)と仮定し、人口10万人の集団に1人の発症者が発生した场合の感受性者数(厂)と発症者数(滨)の时间変化を解析した。図の右下から始まり、反时计回りの円を描きながら5年后くらいに平衡状态に达する。
※厂は厂耻蝉肠别辫迟颈产濒别、贰は贰虫辫辞蝉别诲、滨は滨苍蹿别肠迟颈辞耻蝉、搁は搁别肠辞惫别谤别诲
 

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