利他としての病原体感染による死:実験と数理を連結した集団動態モデル系での解明

病原体感染导致的死亡是利他主义：利用结合实验和数学的群体动力学模型系统进行阐明

• 批准号: 11J06152
• 负责人: 福世 真樹
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J06152/
• 关键词: 感染; 進化; 利他行動; モデル実験; シミュレーション; 大腸菌; ファージ; 実験

感染の疫学はこれまで、もっぱら流行の観測とその数理モデル化によって進められており、実験的解析は一部の例外を除いてあまり行われていない。研究代表者は去年度までの研究で、自殺型感染防御仮説の検証を、ホストを大腸菌、病原体をλファージとする大規模(10^8個体)集団感染実験系と巨大な(10^4xlO^4)二重二次元格子を用いたシミュレーションの双方から行い、病原体は弱毒の方向に進化し、ホストは病原体に強毒を強いる方向に進化するという、病原体とホストの新たなせめぎ合いを見出した。しかし、感染実験では病原体耐性ホストの出現、空間構造ありでの継代培養方法が確立していない等の問題点が発見された。そこで今年度は、この大規模集団感染実験とシミュレーションを連結したアプローチを、感染の集団生物学の様々な問題へ応用するため、これらの問題点を解決することによる集団感染実験系の改良を行った。具体的には病原体耐性ホストの出現を、"ホストに病原体が感染するためのレセプターをコードしている1amB遺伝子を過剰に発現する"、"病原体のホストへの感染に必要なMgの濃度を調整する"といった手法で、空間構造ありでの継代培養方法は、"ベルベットスタンプによるプレートレプリカ方を用いる"、"通常よりも高い寒天濃度の寒天培地を用いる"といった手法で、それぞれ解決した。また、自殺型感染防御戦略と、その対抗戦略である免疫獲得戦略の進化について数理解析を行ったところ、自殺型感染防御戦略は哺乳類のような増殖コストの高い生物よりも、微生物のような増殖コストの低い生物で、より定着しやすいことが判明した。この病原体の毒性の進化に関する新たな説は、病原体とホストの関係を理解する上での新しい視点を提供する。また、この大規模集団感染実験とシミュレーションを連結したアプローチは、動植物をホストとするウイルスや細菌への応用が期待される。

到目前为止，仅通过观察流行病和数学建模进行了感染的流行病学，并且在少数例外情况下，实验分析并没有进行太多。在他的研究直到去年之前，研究人员进行了一项研究，以通过宿主大肠杆菌和病原体为λ噬菌体（10^4xlo^4xlo^4xlo^4）的模拟来验证自杀保护假说，并通过统一的二维束缚和新的态度，在此方向效仿，在此方向上效仿了，并发现了巨大的（10^4xlo^4）的模拟。有毒。然而，在感染实验中发现了问题，例如耐病原体宿主的出现以及缺乏空间结构的已建立亚文化方法。因此，今年，为了应用这种方法，将大规模质量爆发实验与模拟结合了感染人群生物学的各种问题，我们通过解决这些问题来改善了组感染实验系统。具体而言，通过“过表达1AMB基因来编码病原体的受体感染宿主的受体”，“调整使用病原体感染所需的MG浓度”，并使用空间结构亚培养方法，例如使用平板复制品使用VELVET SPACKS，使用Place impars imant和“使用平板”，它比使用Velvet iNVINAR，解决了抗病性宿主的浓度，从而解决了对病原体感染宿主的受体的受体来解决抗病原理的宿主的出现。此外，对自杀型感染预防策略的演变进行了数学分析，这是免疫获取策略，发现自杀型感染预防策略更可能在具有较低增长成本的生物体（例如微型生物体，例如具有更高增长的生物体）的生物（例如更高的生物体）中建立在有机体中，例如具有更高的增长成本。病原体毒性进化的新理论为理解病原体与宿主之间的关系提供了新的观点。此外，这种将大规模质量暴发实验和模拟联系起来的方法预计将应用于动物和植物托管的病毒和细菌。

项目成果

なぜ感染で死ぬのか? 利他的感染防御としての死の集団実験と数理モデルによる検討

为什么我们会死于感染？作为对感染的利他防御的大规模死亡实验和使用数学模型的调查

• 发表时间: 2012
• 作者: 福世真樹;小林一三;平田 周;福世真樹,佐々木顕,小林一三;平田周;福世真樹,佐々木顕,小林一三
• 通讯作者: 福世真樹,佐々木顕,小林一三

「感染防御戦略としての利他的な死」仮説の検討"Suicidal Defense Against Infection"

检验“利他死亡作为感染预防策略”假说“自杀防御感染”

• 发表时间: 2012
• 作者: 福世真樹;小林一三;平田 周;福世真樹,佐々木顕,小林一三
• 通讯作者: 福世真樹,佐々木顕,小林一三

Why do we die from infection? -Success of an altruistic suicidal defense strategy-

为什么我们会死于感染？

• 发表时间: 2012
• 作者: Masaki Fukuyo;Akira Sasaki;Icbizo Kobayashi
• 通讯作者: Icbizo Kobayashi

なぜ微生物感染で死ぬのか?「感染防御としての死」仮説の検証

为什么我们会死于微生物感染？验证“死亡是对感染的防御”假设

• 发表时间: 2012
• 作者: 福世真樹．佐々木顕;小林一三
• 通讯作者: 小林一三

なぜ感染で死ぬのか?「利他的感染防御」仮説の集団実験と数理モデルによる検討

为什么人们会死于感染？用群体实验和数学模型检验“利他感染保护”假说

• 发表时间: 2013
• 作者: 福世真樹;小林一三
• 通讯作者: 小林一三