突变使大流行更糟或更好:建模 SARS-CoV-2 变异株与不完美疫苗接种
种群与进化
2022-01-19 v1
摘要
自 2020 年 12 月以来,具有不同特征的 COVID-19 变异株(尤其是 Delta 和 Omicron)在世界各地出现,影响了死亡率与传播力。为应对该疾病的新动态,我们提出了一种包含突变与不完美疫苗接种的双菌株(即原生株与突变株)传播动力学模型。并假设原生株康复个体可通过与个体直接接触或受污染表面或气溶胶而感染突变株。我们分别计算了每种菌株的基本再生数,并取 为两者最大值。我们利用中心流形理论证明了后向分支的不存在性,以及当基本再生数 时疾病-free 平衡点的全局稳定性。中间突变率 会导致振荡。当 超过某一阈值时,系统恢复稳定并展现出称为地方病气泡的有趣动态。我们推导了疫苗诱导群体免疫的解析表达式。使用 MCMC 方法,以 2021 年 3 月 1 日至 9 月 27 日印度 COVID-19 累计确诊与死亡数据对模型进行参数化。提高对原生株与突变株的疫苗效力均可减少累计病例与死亡。我们观察到,当原生株疫苗效力设为 90\% 时,累计病例与死亡分别减少 3.27\% 和 5.2\%;当突变株疫苗效力设为 90\% 时,累计病例与死亡分别减少 0.9\% 和 2.5\%。我们的研究表明,由于特定突变率下的振荡,COVID-19 大流行可能更糟,但因较大突变率下较低感染水平的稳定性而可能更好。
引用
@article{arxiv.2201.06285,
title = {Mutations make pandemics worse or better: modeling SARS-CoV-2 variants and imperfect vaccination},
author = {Sarita Bugalia and Jai Prakash Tripathi and Hao Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.06285},
year = {2022}
}