若干蚊子传播疾病的动力学建模与新的控制策略研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11371305
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0604.生物与生命科学中的数学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Mosquito-borne diseases, such as malaria, dengue, have been a big challenges to the public health. Researchers have studied the stable transmission dynamics and established strategies in the control of these diseases. However, these studies are still far from their completion due to the complexity of the life cycle of these diseases. To have a better and deeper understanding of the transmission mechanism that are responsible for the oscillations and outbreak dynamics of these diseases, and to suggest new control strategies, we will formulate new mathematical models including dynamics of mosquitoes populations, multi-strains infection, and transgenic mosquitoes in this proposed research. Meanwhile, more challenging mathematical questions raised from these new models will be also investigated.Taking advantage ofthe richer theoretical foundation of the well-developed theory of dynamical systems, nonlinear system control,epidemic dynamics and the available powerful and efficient computational tools, such as Matlab,we will analyze the complex dynamical properties of these models, such as bifurcations,period-doubling solutions,and competitive exclusion and multistrains coexistence. It is expected that new techniques and methods in epidemic dynamical system theory will be applied and developed. We will give more complete qualitative and quantitative analysis for the proposed models, and investigate the reseason of the oscillations and outbreak dynamics borne of these diseases and the impact of releasing transgenic mosquitoes on the disease transmissions.By modeling and mathematical analysis, we will provide a useful guidance for optimal control strategies for possible eradication or significant reduction of the transmission of mosquito-borne diseases to the biological and public health communities. Moreover, the proposed research is expected to have a big impact on education by stimulating more students interested in and recruited into such interdisciplinary research.
疟疾、登革热等蚊子传播疾病已对人们公共健康提出了独特挑战。许多学者建立和研究了这些疾病传播的稳定动力学特征和控制策略,但这还远不能完整地刻画蚊子传播疾病的复杂性。为了探讨引起疟疾震荡、爆发的原因和控制其传播的新策略,本项目拟结合蚊子种群动力学、多菌株感染以及转基因蚊子引入,来构建若干蚊子传播疾病新模型,同时也研究由此可提出的具有挑战性的数学问题。本项目综合地运用现代动力系统、非线性控制和传染病动力学基础理论以及Matlab等有效计算工具,来分析模型中复杂的动力学性质,如各种分支、倍周期解和菌株共存、排斥等。通过该项目研究,我们希望一方面不断地运用和发展传染病动力系统中新技巧和新方法,尽可能完善地定性和定量地研究模型复杂动力学性质,分析引起疾病震荡、爆发的原因和转基因蚊子引入的影响,另一方面为公共管理部门运用最优策略消除蚊子传播疾病提供理论参考依据以及指导和培养研究生对交叉学科的研究兴趣。

结项摘要

疟疾、登革热等蚊子传播疾病已对人们公共健康提出了独特挑战。为探讨引起疟疾震荡爆发的原因和控制其传播的新策略,本项目结合蚊子种群动力学、多菌株感染以及转基因蚊子引入,构建了若干蚊子传播疾病新模型: 蚊子种群动力学耦合传染病动力学模型,多菌株感染的疟疾传播动力学模型,转基因蚊子作用下的疟疾传播动力学模型,以及包含运用和发展传染病动力学中的嵌套理论、方法,建立的免疫--传染病耦合疟疾传播的动力学模型 (这样把人体内疟原虫病毒感染(微观模型)与疟原虫病毒在人和蚊群中传播(宏观模型)联系起来而)等。通过综合地运用现代动力系统、非线性控制和传染病动力学基础理论以及Matlab 等有效计算工具,我们全面地分析模型中复杂的动力学性质,如各种分支、倍周期解和菌株共存、排斥等。通过该项目研究, 我们给出了一些引起疟疾传播震荡的因素,获得了最优控制和预防蚊子传播疾病的新策略. 另外,本项目研究能够为公共管理部门运用最优策略消除蚊子疾病传播提供理论参考依据,以及指导和培养研究生对交叉学科的研究兴趣。研究成果以论文形式发表,共发表论文21篇,其中SCI收录期刊上发表17篇。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
EPIDEMIC MODELS WITH AGE OF INFECTION, INDIRECT TRANSMISSION AND INCOMPLETE TREATMENT
感染年龄、间接传播和治疗不彻底的流行模型
  • DOI:
    10.3934/dcdsb.2013.18.2239
  • 发表时间:
    2013-11-01
  • 期刊:
    DISCRETE AND CONTINUOUS DYNAMICAL SYSTEMS-SERIES B
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Cai, Liming;Martcheva, Maia;Li, Xue-Zhi
  • 通讯作者:
    Li, Xue-Zhi
An age-structured model for cholera control with vaccination
通过疫苗接种控制霍乱的年龄结构模型
  • DOI:
    10.1016/j.amc.2016.11.013
  • 发表时间:
    2017-04-15
  • 期刊:
    APPLIED MATHEMATICS AND COMPUTATION
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Cai, Li-Ming;Modnak, Chairat;Wang, Jin
  • 通讯作者:
    Wang, Jin
Stage-structured models for interacting wild and sterile mosquitoes
野生和不育蚊子相互作用的阶段结构模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Journal of Shanghai Normal University(Nat. Sci. Math.)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Jia Li
  • 通讯作者:
    Jia Li
A note of a staged progression HIV model with imperfect vaccine
疫苗不完善的阶段性进展 HIV 模型的注释
  • DOI:
    10.1016/j.amc.2014.01.179
  • 发表时间:
    2014-05-15
  • 期刊:
    APPLIED MATHEMATICS AND COMPUTATION
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Cai, Liming;Fang, Bin;Li, Xuezhi
  • 通讯作者:
    Li, Xuezhi
Modeling releases of sterile mosquitoes with different strategies
使用不同策略模拟释放不育蚊子
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    JOURNAL OF BIOLOGICAL DYNAMICS
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Zhiling Ruan;Jia Li
  • 通讯作者:
    Jia Li

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伏牛山南坡落叶阔叶天然林分类与排序
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    蔡礼明
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  • 期刊:
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  • 通讯作者:
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    --
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    于景元

其他文献

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AI技术路线图

蔡礼明的其他基金

蚊媒传染病多尺度动力学的建模与研究
  • 批准号:
    12271466
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
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多尺度数学建模研究蚊媒传播疾病的最优控制策略-天元数学交流项目
  • 批准号:
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  • 资助金额:
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登革热病毒感染和振荡传播的数学建模与研究
  • 批准号:
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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