초록 ▼

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
첫째, 말라리아 약제내성 돌연변이가 자연선택에 의해 빈도가 높아지면서 발생하는 선택일소 (selective sweep 또는 hitchhiking) 현상에 대하여 말라리아 기생충의 생애주기와 인구적 구성을 반영하여 수학적인 모델을 세우고, 이 모델에서 예측되는 유전 변이의 패턴이 표준 선택일소 모델과 어떤 차이를 보이는 지 연구한다.
둘째, 모기의 말라리아 기생충 운반 속도, 약품의 강도와 혈액 내 소멸 속도, 숙주의 민감성, 약품 치료의 신속함, 내성 돌연변이의 적응도 감소효과 등이 약품내성

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
첫째, 말라리아 약제내성 돌연변이가 자연선택에 의해 빈도가 높아지면서 발생하는 선택일소 (selective sweep 또는 hitchhiking) 현상에 대하여 말라리아 기생충의 생애주기와 인구적 구성을 반영하여 수학적인 모델을 세우고, 이 모델에서 예측되는 유전 변이의 패턴이 표준 선택일소 모델과 어떤 차이를 보이는 지 연구한다.
둘째, 모기의 말라리아 기생충 운반 속도, 약품의 강도와 혈액 내 소멸 속도, 숙주의 민감성, 약품 치료의 신속함, 내성 돌연변이의 적응도 감소효과 등이 약품내성 진화의 빈도와 속도를 어떻게 변화시키고 그에 따라 유전변이의 패턴을 어떻게 변화시키는지 새로운 수학적 모델, 특히 확률과정에 입각한 모델을 발전시키고 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 집단의 유전적 조성의 변화를 기술한다.

Abstract ▼

To develop public health policies that extend the lifespan of affordable anti-malarial drugs as effective treatment options, it is necessary to understand the evolutionary processes leading to the origin and spread of mutations conferring resistance in malarial parasites. The resistance allele sprea

To develop public health policies that extend the lifespan of affordable anti-malarial drugs as effective treatment options, it is necessary to understand the evolutionary processes leading to the origin and spread of mutations conferring resistance in malarial parasites. The resistance allele spreading to the entire population of parasites creates a specific pattern of polymorphism, selective sweep, that allows us to reconstruct the recent history of resistance evolution. In this project, we built a mathematical model of selective sweep considering heterogeneous distribution of extreme selection across space that malaria parasites experience. This model predicts stronger selective sweeps under the malaria model. We also built a population genetic model for the emergence of resistance under combination drug therapy. Reproductive cycles of parasites are specified by their absolute fitness determined by clinical parameters coupling the evolutionary-genetic with population-dynamic processes. The model focuses on the early phase of such unsuccessful recurrent mutations, which ends when a rare event of mutants’ enrichment in a clinical episode initiates the successful spread of resistance. By computer simulations, the waiting time until the establishment of resistant parasites is analysed. Resistance spreads quickly following the first appearance of a host infected predominantly by mutant parasites. This occurs either through a rare transmission of a resistant parasite to an uninfected host or through a rare failure of drugs in removing transient mutant alleles. The results suggest that the emergence of resistance is delayed with lower mutation rate, earlier treatment, higher metabolic cost of resistance, longer duration of high drug dose, and higher drug efficacy causing a stronger reduction in the fitness of sensitive and resistance parasites.

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 보고서 ... 2
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 7
• 목차 ... 8
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 9
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 12
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 13
• 1. 선택압력의 불균등화에 따른 선택일소 패턴의 변화 (Genetic hitchhiking under heterogeneous spatial selection pressures) ... 13
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 27
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 28
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 29
• 제7장 참고문헌 ... 30
• 교류실적 및 성과 보고 ... 32