Advancing risk assessment: mechanistic dose-response modelling of Listeria monocytogenes infection in human populations.
Advancing risk assessment: mechanistic dose-response modelling of Listeria monocytogenes infection in human populations.
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DOI：
10.1098/rsos.180343
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发表时间：
2018-08
影响因子：
3.5
通讯作者：
Wu J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Rahman A;Munther D;Fazil A;Smith B;Wu J
表征菌株变异和个体/亚组易感性对剂量-反应结果的影响的实用性已经激发了对新方法的探索，而不仅仅是流行使用指数剂量-反应模型来研究弧菌病。虽然描述性模型可以解释这种变化，但它们在推断特定疫情细节之外的能力有限。相比之下，本研究从机理基础上展示了剂量-反应关系，量化了病原体-宿主动力学中涉及的关键生物因素。一个有效的计算算法和几何解释的感染途径的开发连接剂量-反应关系与潜在的免疫动力学的模型。依靠体外实验以及疫情数据，我们估计合理的参数为人类的背景。尽管这些参数存在不确定性，但敏感性分析表明，宿主反应受病原体-免疫系统相互作用的影响最大。特别是，我们展示了如何在这种相互作用的变化在整个人口的一个亚组决定的剂量-反应曲线的形状。最后，在未来的实验方面，我们的模型结果提供了指导方针，并强调了免疫细胞和特定的单核细胞增生李斯特菌菌株之间相互作用的重要方面。
The utility of characterizing the effects of strain variation and individual/subgroup susceptibility on dose–response outcomes has motivated the search for new approaches beyond the popular use of the exponential dose–response model for listeriosis. While descriptive models can account for such variation, they have limited power to extrapolate beyond the details of particular outbreaks. By contrast, this study exhibits dose–response relationships from a mechanistic basis, quantifying key biological factors involved in pathogen–host dynamics. An efficient computational algorithm and geometric interpretation of the infection pathway are developed to connect dose–response relationships with the underlying bistable dynamics of the model. Relying on in vitro experiments as well as outbreak data, we estimate plausible parameters for the human context. Despite the presence of uncertainty in such parameters, sensitivity analysis reveals that the host response is most influenced by the pathogen–immune system interaction. In particular, we show how variation in this interaction across a subgroup of the population dictates the shape of dose–response curves. Finally, in terms of future experimentation, our model results provide guidelines and highlight vital aspects of the interplay between immune cells and particular strains of Listeria monocytogenes that should be examined.
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