具有新型耐药基因的超级细菌在不同环境下的传播动力学研究

There are two kinds of transmission mechanisms for the superbug with a new resistance gene (NDM -1). First, the resistance gene can horizontal transfer between different kind of bacteria. Second, the superbug can spread between people through contact. Based on these two transmission mechanisms, we built mathematical model to discuss the following questions. First, we discuss the resistance gene transfer between bacteria and the spread of resistant bacteria between humans in a hospital or a community. Second, we discuss the type and quantity of drug-resistant bacteria in individuals, when an individual is regarded as a colony. Third, we discuss the type and quantity of drug-resistant bacteria in individuals, combining both the population and the pharmacological level in a single model. Finally, the migration and mobility are introduced in the model. We discuss resistant bacteria transmission dynamics model under the condition of multi-environment interactions.

带有新型耐药基因（NDM-1）的超级细菌有两方面传播特征：一是耐药基因可在细菌间平行转移，即可跨菌种传播；二是超级细菌可通过接触等方式在人群间传播。针对以上两种传播方式，通过建立相应数学模型，（1）研究单一的医院环境和非医院环境中，耐药基因在细菌间的转移以及耐药细菌在人群中的传播；（2）将个体看成一个菌落，研究耐药细菌在合体中的种类和数量的变化趋势；（3）当两方面的传播机制共同起作用时，研究个体所带有的耐药细菌种类和数量的变化趋势；（4）将个体的迁移和流动综合考虑，研究多环境交互作用下，群体耐药细菌的传播动力学模型。

在自然科学基金的支持下，项目组深入研究了以带有新型耐药基因超级细菌为代表的细菌传播特征和机制，构建了不同的数学模型加以分析，讨论群体耐药细菌的传播规律。项目执行期间在国际期刊发表SCI收录论文5篇，并有2篇相关论文已录用，项目执行期间培养了3名研究生，其中1人继续攻读博士。项目总体完成情况良好，成果主要体现在以下几方面：（1）传播动力学模型；（2）生物系统演化模型；（3）演化动力学模型。针对上述每类模型，均提出了若干具体模型和方法，并结合数学推导分析及模拟等手段加以验证。