突变使流行病更严重或更好：建模SARS-CoV-2变异体和不完美的疫苗
摘要：变异的COVID-19变种（特别是Delta和Omicron）自2020年12月以来，在全球范围内出现了具有不同特征但影响死亡和传播的新动力学。为了解决这种新的疾病动态，我们提出了一个由两个菌株（即母本株和突变株）组成的动力学模型，考虑了突变和不完全免疫的传播动力学。我们还假设通过与被感染者或被污染的表面或气溶胶直接接触，母本株的康复者可以被感染突变株。我们分别计算了每种菌株的基本生殖数$R\_0$，并取最大值。我们使用中心流形理论证明了退化分叉的不存在，并且当基本生殖数$R\_0<1$时，疾病的无病平衡是全局稳定的。中等突变率$u\_1$会导致系统振荡。当$u\_1$超过一个阈值时，系统恢复稳定，并展现出一个称为社区泡的有趣动力学。我们推导出了疫苗诱导群体免疫的解析表达式。使用2021年3月1日至9月27日期间印度COVID-19确诊病例和死亡人数的数据进行了模型参数化，使用马尔科夫蒙特卡洛方法。通过增加对母本株和突变株的疫苗效力，可以减少累计病例和死亡人数。我们观察到，考虑对母本株的疫苗效力为90\%，累计病例和死亡人数将分别减少3.27\%和5.2\%；而考虑对突变株的疫苗效力为90\%，累计病例和死亡人数将分别减少0.9\%和2.5\%。我们的研究表明，由于某些突变率的出现，COVID-19大流行可能变得更糟，但由于较大的突变率下的较低感染水平的稳定性，也可能变得更好。
作者：Sarita Bugalia, Jai Prakash Tripathi, Hao Wang
论文ID：2201.06285
分类：Populations and Evolution
分类简称：q-bio.PE
提交时间：2022-01-19