Optimal dengue vaccination strategies of seropositive individuals

Eunha Shim; Eunha Shim

doi:10.3934/mbe.2019056

数学生物科学与工程

2019年，第16卷, 第3版: 1171-1189. 数字对象标识：10.3934/mbe.2019056

研究文章

血清阳性个体的最佳登革热疫苗接种策略

Eunha Shim公司 ^,

韩国首尔东贾谷桑多罗369号宋氏大学数学系，156-743

收到：2018年11月7日 认可的：2018年12月27日 出版：2019年2月15日

登革热疫苗CYD-TDV（登革热）已于2015年开始在拉丁美洲和东南亚的20个国家获得许可。2018年4月，世界卫生组织（WHO）建议，CYD-TDV只应用于既往有登革热病毒感染史的患者。利用基于文献的参数，建立了登革热传播和接种的数学模型，以确定最佳接种策略，同时考虑抗体依赖性增强（ADE）的影响。我们计算了不同疫苗接种成本和血清学特征下的最佳疫苗接种率。我们观察到，血清阳性个体的最佳登革热疫苗接种率在疫苗接种计划的初始阶段最高，在疫情的早期阶段需要付出巨大努力。该模型表明，即使存在ADE，接种疫苗也可以降低登革热发病率，并为人口带来益处。具体而言，最佳接种率随着单型血清阳性个体比例的增加而增加，从而导致接种的影响更大。即使在存在ADE且疫苗效力有限的情况下，我们的工作也提供了关于登革热疫苗潜在优点的人群层面的观点。
- 数学模型,
- 登革热；疫苗,
- 最优控制,
- CYD-TDV公司,
- 血清阳性
引用：Eunha垫片。血清阳性个体的最佳登革热疫苗接种策略[J]。数学生物科学与工程，2019，16（3）：1171-1189。doi:10.3934/mbe.2019056

相关论文：

摘要

登革热疫苗CYD-TDV（登革热）已于2015年开始在拉丁美洲和东南亚的20个国家获得许可。2018年4月，世界卫生组织（WHO）建议，CYD-TDV只应用于既往有登革热病毒感染史的患者。利用基于文献的参数，建立了登革热传播和疫苗接种的数学模型，以确定最佳疫苗接种策略，同时考虑抗体依赖性增强（ADE）的影响。我们计算了不同接种成本和血清学特征下的最佳接种率。我们观察到，血清阳性个体的最佳登革热疫苗接种率在疫苗接种计划的初始阶段最高，在疫情的早期阶段需要付出巨大努力。该模型表明，即使存在ADE，接种疫苗也可以降低登革热发病率，并为人口带来益处。具体而言，最佳接种率随着单型血清阳性个体比例的增加而增加，从而导致接种的影响更大。即使在ADE存在且疫苗效力有限的情况下，我们的工作也为登革热疫苗接种的潜在优点提供了一个人群层面的视角。

参考文献

[1]	M.Guzman和E.Harris，登革热，柳叶刀。, 385 (2015), 453–465.
[2]	A.Wilder-Smith，旅行者登革热风险：登革热疫苗接种的意义，货币。感染。数字化信息系统。代表。，20 (2018), 50.
[3]	S.Masyeni、B.Yohan、I.Somia、K.S.A.Myint和R.T.Sasmono，《印度尼西亚巴厘岛国际旅行者登革热感染》，J.旅行。医学。，25 (2018), 1–7.
[4]	A.Riddell和Z.O.E.Babiker，伦敦东部输入性登革热：一项6年回顾性观察研究，J.旅行。医学。，24 (2017), 1–6.
[5]	S.Rabinowicz和E.Schwartz，以色列儿科旅行者的发病率，J.旅行。医学。，24（2017），1-7。
[6]	A.Wilder-Smith，首个获得许可的登革热疫苗的Serostatus依赖性表现：对旅行者的影响，J.旅行。医学。，25 (2018), 1–3.
[7]	O.J.Brady、P.W.Gething、S.Bhatt、J.P.Messina、J.S.Brownstein、A.G.Hoen、C.L.Moyes、A.W.Farlow、T.W.Scott和S.I.Hay，通过循证共识细化登革热病毒传播的全球空间限制，公共科学图书馆。否定。特罗普。数字化信息系统。，6（2012），e1760。
[8]	S.Bhatt、P.W.Gething、O.J.Brady、J.P.Messina、A.W.Farlow、C.L.Moyes、J.M.Drake、J.S.Brownstein、A.G.Hoen、O.Sankoh、M.F.Myers、D.B.George、T.Jaenisch、G.R.Wint、C.P.Simmons、T.W.Scott、J.J.Farrar和S.I.Hay，登革热的全球分布和负担，自然。，496 (2013), 504–507.
[9]	E.S.Jentes、R.R.Lash、M.A.Johansson、T.M.Sharp、R.Henry、O.J.Brady、M.J.Sotir、S.I.Hay、H.S.Margolis和G.W.Brunette，基于证据的风险评估和沟通：旅行者和临床医生的新全球登革热风险图，J.旅行。医学。，23 (2016), 1–5.
[10]	S.Halstead，登革热，柳叶刀。，370 (2007), 1644–1652.
[11]	S.M.Lok，登革热病毒形态多样性与人类抗体的相互作用，趋势。微生物。，24 (2016), 284–293.
[12]	D.M.Morens，感染的抗体依赖性增强和病毒疾病的发病机制，临床。感染。数字化信息系统。，19 (1994), 500–512.
[13]	T.C.Pierson和M.S.Diamond，抗体介导的黄病毒感染中和的分子机制，专家。修订版分子医学。，10（2008），e12。
[14]	J.R.Stephenson，《理解登革热发病机制：对疫苗设计的影响》，B.世界。健康。器官。, 83 (2005), 308–314.
[15]	M.Aguiar、N.Stollenwerk和S.B.Halstead，新许可的登革热疫苗对流行国家的影响，公共科学图书馆。否定。奖杯。数字化信息系统。，10（2016），e0005179。
[16]	柳叶刀传染病，登革热疫苗困境，柳叶刀。感染。数字化信息系统。，18 (2018): 123.
[17]	K.K.Ariön和A.Wilder-Smith，《登革热疫苗：可靠地确定以前的接触情况》，柳叶刀。手套。健康。，6 （2018），e830–e831.
[18]	赛诺菲，赛诺菲更新登革热疫苗信息，可从以下网站获得：https://mediaroom.sanofi.com/en/press-releases/2017/sanofi-updates-information-on-dengue-vaccine/。
[19]	世界卫生组织，关于2017年11月30日赛诺菲巴斯德新闻稿中登革热疫苗相关信息的最新问答，可从以下网站获得：https://www.who.int/inimunization/diseases/dengue/q_and_a_dengue_vaccine_dengvaxia/en/。
[20]	A.Wilder-Smith、K.S.Vannice、J.Hombach、J.Farrar和T.Nolan，《人口观点和世界卫生组织对CYD-TDV登革热疫苗的建议》，J.感染。疾病。，214 (2016), 1796–1799.
[21]	SAGE登革热疫苗工作组和世卫组织秘书处，2018年登革热疫苗背景文件，可从以下网址获得：https://www.who.int/inimunization/sage/meetings/2018/april/2_DengueBackgrPaper_sage_Apr2018.pdf？ua=1。
[22]	登革热疫苗：世界卫生组织立场文件，威克利。流行病。记录。，36 (2018), 457–476.
[23]	A.Wilder-Smith、J.Hombach、N.Ferguson、M.Selgelid、K.O'Brien、K.Vannice、A.Barrett、E.Ferdinand、S.Flasche、M.Guzman、H.M.Novaes、L.C.Ng、P.G.Smith、P.Tharmaphornpilas、I.K.Yoon、A.Cravioto、J.Farrar和T.M.Norlan，CYD-TDV登革热疫苗免疫战略专家咨询小组的审议，柳叶刀。感染。数字化信息系统。，第19页（2018年），e31–e38。
[24]	H.S.Rodrigues、M.T.Monteiro和D.F.M.Torres，登革热疫苗接种模型和最佳控制策略，数学。生物科学。，247 (2014), 1–12.
[25]	S.B.Maier、X.Huang、E.Massad、M.Amaku、M.N.Burattini和D.Greenhalgh，巴西四价登革热疫苗最佳接种年龄分析，数学。生物科学。，294 (2017), 15–32.
[26]	N.M.Ferguson、I.Rodríguez-Barraquer、I.Dorigatti、L.Mier-Y-Teran-Romero、D.J.Laydon和D.A.Cummings，赛诺菲-普氏登革热疫苗的益处和风险：建模优化部署，科学。，353 (2016), 1033–1036.
[27]	F.B.Agusto和M.A.Khan，巴基斯坦登革热传播的最佳控制策略，数学。Biosci公司。，305（2018），102–121。
[28]	T.T.Zheng和L.F.Nie，在存在意识和病媒控制中模拟二种登革热的传播动力学，J.西奥。生物。，443 (2018), 82–91.
[29]	C.Guo，Z.Zhou，Z.Wen，Y.Liu，C.Zeng，D.Xiao，M.Ou，Y.Han，S.Huang，D.Liu，X.Ye，X.Zou，J.Wu，H.Wang，E.Y.Zeng，C.Jing，G.Yang，1990–2015年全球登革热疫情流行病学：系统回顾与荟萃分析，前面。单元格。感染。微生物。，7 (2017), 317.
[30]	S.B.Halstead和P.K.Russell，嵌合体黄热病登革热疫苗的保护和免疫行为，疫苗。，34 (2016), 1643–1647.
[31]	E.A.、Undurraga、M.Betancourt-Cravioto、J.Ramos-Castaneda、R.Martínez-Vega、J.Méndez-Galván、D.J.Gubler、M.G.Guzmán，S.B.Halstead、E.Harris、P.Kuri-Morales、R.Tapia-Conyer和D.S.Shepard，墨西哥登革热的经济和疾病负担，公共科学图书馆。否定。特罗普。数字化信息系统。，9（2015），e0003547。
[32]	D.S.Shepard、E.A.Undurraga、Y.A.Halasa和Stanaway JD，登革热的全球经济负担：系统分析，柳叶刀。感染。疾病。，16 (2016), 935–941.
[33]	N.Pavia-Ruz、D.P.Rojas、S.Villanueva、P.Granja、A.Balam-May、I.M.Longini、M.E.Halloran、P.Manrique-Saide和H.Gomez-DantéS，墨西哥尤卡坦三个城市环境中登革热抗体的血清检测，美国J.特罗普。医学Hyg。，98（2018），1202–1208。
[34]	M.L.Cafferata、A.Bardach、L.Rey-Ares、A.Alcaraz、G.Cormick、L.Gibbons、M.Romano、S.Cesaroni和S.Ruvinsky，拉丁美洲和加勒比登革热流行病学和疾病负担：文献和荟萃分析的系统综述，价值。健康。地区。问题。，2 (2013), 347–356.
[35]	D.S.Shepard、L.Coudeville、Y.A.Halasa、B.Zambrano和G.H.Dayan，登革热对美洲的经济影响，美国J.特罗普。医学Hyg。，84 (2011), 200–207.
[36]	E.Shim，使用动态登革热传播模型在墨西哥尤卡坦接种登革热疫苗的成本效益，公共科学图书馆。一个。，12（2017），e0175020。
[37]	E.Shim，社交距离和季节性流感疫苗接种的最佳策略，数学。Biosci公司。工程师。，10（2013），1615-1634。
[38]	D.Aldila、T.Götz和E.Soewono，登革热传播模型产生的最优控制问题，数学。生物科学。，242 (2013), 9–16.
[39]	S.Lee和C.Castillo-Chavez，停留时间在登革热两阶段传播动力学和最佳策略中的作用，J.西奥。生物。，374 (2015), 152–164.
[40]	W.Fleming和R.Rishel，确定性和随机最优控制斯普林格·弗拉格（1975）。
[41]	S.Lenhart和J.Workman，最优控制在生物模型中的应用查普曼和霍尔/CRC，（2007年）。
[42]	R.J.Cox、K.A.Brokstad和P.L.Ogra，《流感病毒：免疫和疫苗接种策略》。灭活流感疫苗和减毒活流感疫苗的免疫反应比较，扫描。免疫学杂志。，59 (2004), 1–15.
[43]	E.Hansen和T.Day，《有限资源下流行病的最佳控制》，数学杂志。生物。，62 (2011), 423–451.
[44]	E.A.Bakare、A.Nwagwo和E.Danso-Addo，恒定招募SIR流行病模型的最优控制分析，国际期刊申请。数学。物件。，3 (2014), 273–285.
[45]	L.S.Pontryagin、V.G.Boltyanskii和R.V.Gamkrelidze以及E.F.Mishchenko，最优化过程的数学理论威利（1962）。
[46]	R.L.M.Neilan、E.Schaefer和H.Gaff以及K.R.Fister和S.Lenhart，霍乱最佳干预策略建模，牛市。数学。生物。，72 (2010), 2004–2018.
[47]	P.van den Driessche和J.Watmough，疾病传播分区模型的生殖数和亚阈值地方病平衡，数学。生物科学。，180 (2002), 29–48.
[48]	S.T.R.Pinho、C.P.Ferreira和L.Esteva、F.R.Barreto、V.C.Morato e Silva和M.G.Teixeira，登革热实际流行动力学建模，菲洛斯。事务处理。数学。物理学。工程科学。，368 (2010), 5679–5693.
[49]	R.P.Sanches和E.Massad，登革热基本繁殖数三种不同估算方法的比较分析，感染。数字化信息系统。型号。，1 (2016), 88–100.
[50]	I.Dorigatti、R.Aguas、C.A.Donnelly、B.Guy、L.Coudeville、N.Jackson、M.Saville和N.M.Ferguson，模拟拉丁美洲和东南亚多个二期试验中四价登革热疫苗的免疫反应，疫苗。，33 (2015), 3746–3751.
[51]	I.Y.Amaya Larios、R.A.Martinez Vega、S.V.Mayer、M.Galeana Hernández、A.Comas GarcíA、K.J.Sepúlveda Salinas、J.A.Falcón-Lezama、n.Vasilakis和J.Ramos Castañeda，墨西哥莫雷洛斯州两个地区登革热病毒中和抗体的血清流行率，美国J.特罗普。医学Hyg。，91 (2014), 1057–1065.
[52]	S.Sridhar、A.Luedtke、E.Langevin、M.朱、M.Bonaparte、T.Machabert、S.Savarino、B.Zambrano、A.Moureau、A.Khromava、Z.Moodie、T.Westling、C.Mascareñas、C.Frago、M.Corts、D.Chansinghakul、F.Noriega、A.Bouckenooghe、J.Chen、S.P.Ng、P.B.Gilbert、S.Gurunathan和C.A.DiazGranados，登革热Serostatus对登革热疫苗安全性和有效性的影响，北英格兰。医学杂志，379(2018), 327–340.
[53]	N.Imai和N.Ferguson，针对获得许可的登革热疫苗接种：血清学调查设计的考虑因素，公共科学图书馆。一个。，13（2018），e0199450。
[54]	M.Aguiar，登革热疫苗接种：需要一种更符合道德的方法，柳叶刀。，391 (2018), 1769–1770.
[55]	S.Hadinegoro、J.Arredondo-Garcia、M.Capeding、C.Deseda、T.Chotpitayasunondh、R.Dietze、H.I.Muhammad Ismail、H.Reynales、K.Limkittikul、D.M.Rivera-Medina、H.N.Tran、A.Bouckenooghe、D.Chansinghakul、M.Corts、K.Fanouillere、R.Forrat、C.Frago、S.Gailhardou、N.Jackson、F.Noriega、E.Plenevaux、T.A.Wartel、B.Zambrano和M。Saville，登革热疫苗在地方病地区的有效性和长期安全性，北英格兰。医学杂志。，373 (2015), 1195–1206.
[56]	B.Gessner和A.Wilder-Smith，《评估CYD-四价登革热疫苗的公共卫生重要性：疫苗可预防的疾病发病率和疫苗接种所需数量》，疫苗。，34（2016），2397–2401。
[57]	L.Coudeville、N.Baurin、M.L'Azou和B.Guy，登革热疫苗接种的潜在影响：从两次大规模的四价登革热三期试验中获得的见解，疫苗。，34 (2016), 6426–6435.
[58]	B.Adams和M.Boots，建模抗体依赖性增强和免疫距离与登革热应用之间的关系，J.西奥。生物。，242 (2006), 337–346.
[59]	M.Ndeffo Mbah、D.Durham、J.Medlock和A.P.Galvani，登革热疫苗的国别和年龄最优分配，J.西奥。生物。，342 (2014), 15–22.
[60]	M.Johansson、J.Hombach和D.Cummings，登革热疫苗影响模型：当前研究和潜在方法综述，疫苗。，29 (2011), 5860–5868.
[61]	N.Honorio、R.Nogueira、C.Codeco、M.S.Carvalho、O.G.Cruz、A.Magalháes Mde、J.M.de Araújo、E.S.de Araujo、M.Q.Gomes、L.S.Pinheiro、C.da Silva Pinel和R.LourençO-de-Olivera，巴西里约热内卢登革热血清流行率和病媒密度的空间评估和建模，公共科学图书馆。否定。特罗普。数字化信息系统。，3（2009），e545。