適応度進行波モデルと集団遺伝学に基づくクローン干渉を伴う適応進化の解明

基于适应度行波模型和群体遗传学阐明克隆干扰适应性进化

基本信息

批准号：
22K06347
负责人：
岡田崇
金额：
$ 1万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

既存のクローン干渉の理論研究は、非常に単純なモデルに留まっている。より現実的な状を考えるために、集団内に協力的な相互作用が存在するモデルや環境パラメータが時間・空間に依存するようなモデルを考え、数値シミュレーションによって、それらの効果が遺伝的多様性に及ぼす効果を調べた。また、本研究の主眼はクローン干渉にあるが、類似の効果が空間拡大をする集団においても見られることが、過去の理論的研究から示唆されている。このことを実データに基づいて検証するために、空間拡大する集団の例として、英国におけるコロナウイルスの遺伝的データを解析し、遺伝的多様性に関する特徴量を解析した。予備的な解析結果ではあるものの、クローン干渉や空間拡大の理論から期待される振る舞いを確認することができた。また、空間的な遺伝情報をシステマティックに解析するために、隠れマルコフモデルに基づく新しい集団遺伝学的統計手法を開発した。従来の集団遺伝学的統計手法は、現在のサンプルから過去の遺伝的多様性を推定する、つまり時間的に逆方向の統計手法(coalescent theory)である。この手法はコロナウイルスのようなサンプル数が多い状況では計算コストが非常に大きくなるという欠点をもつ。一方で、今回開発した手法は、通常の時系列解析のように時間的に順方向の解析であり、サンプル数が大きい状況でも比較的小さい計算コストで推定を行うことができる。得られた結果の一部は、アメリカ物理学会 March meeting 2023において発表した。

对克隆干扰的现有理论研究仍然是一个非常简单的模型。为了考虑一个更现实的情况，我们考虑了人群中存在合作相互作用的模型，以及环境参数取决于时间和空间的模型，并通过数值模拟检查了这些影响对遗传多样性的影响。此外，尽管这项研究的重点是克隆干扰，但过去的理论研究表明，在空间扩展的人群中也可以看到类似的影响。为了基于实际数据验证这一点，我们分析了英国冠状病毒的遗传数据，作为空间扩展人群的一个例子，并分析了与遗传多样性有关的特征。尽管这是一个初步分析，但我们能够从克隆干扰和空间扩张理论中确认预期行为。此外，基于隐藏的马尔可夫模型开发了一种新的人群遗传统计方法，以系统地分析空间遗传信息。传统的人群遗传统计方法是合并理论，它估计了当前样本的过去遗传多样性，即朝着时间的逆向方向估计。这种方法在大量样本量（例如冠状病毒）中具有这种方法的缺点，即计算成本非常高。另一方面，这次开发的方法是在时间方向上进行的正向分析，例如典型的时间序列分析，即使在样本数量较大的情况下，也可以以相对较小的计算成本进行估计。获得的一些结果是在2023年3月会议的美国物理协会上提出的。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Harvard university(米国)

哈佛大学（美国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Leipzig University(ドイツ)

莱比锡大学（德国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Lineage frequency fluctuations reveal the spatial dynamics of disease transmission in SARS-CoV-2

谱系频率波动揭示了 SARS-CoV-2 疾病传播的空间动态

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yabe Yoji;Tanaka Hisa-Aki;Sekiya Hiroo;Nakagawa Masaki;Mori Fumito;Utsunomiya Kensuke;Keida Akira;Takashi Okada
通讯作者：
Takashi Okada