COMET-LF模型：淋巴丝虫病传播动力学与消除策略的数学模拟研究

《BMC Infectious Diseases》：COMET-LF: a compartmental model of dynamics of infection, disease, and elimination strategies for lymphatic filariasis

本研究针对淋巴丝虫病（LF）消除目标，开发了新型区室模型COMET-LF，通过整合临床试验数据与流行病学参数，系统评估了不同药物方案（DA/IDA）和覆盖率下大规模药物给药（MDA）对微丝蚴（Mf）清除和疾病负担（淋巴水肿/鞘膜积液）的长期影响。模型验证显示其可准确预测印度比哈尔邦10个地区的Mf流行率变化，并首次量化了人口迁移对消除进程的干扰风险，为区域化精准干预提供了理论工具。

　　

淋巴丝虫病（Lymphatic Filariasis, LF）作为一种由蚊媒传播的慢性寄生虫病，全球有超过5000万患者受其困扰。世界卫生组织（WHO）提出2030年实现LF消除的目标，但这一进程面临诸多挑战：不同地区的微丝蚴（Microfilaria, Mf）基线流行率差异显著（印度地区为2.5%-10.5%），大规模药物给药（Mass Drug Administration, MDA）覆盖率波动较大，且人口迁移可能引发已消除地区的疫情反弹。现有数学模型如EPIFIL和LYMFASIM虽能模拟传播动力学，但缺乏对疾病负担的量化评估，且未系统分析空间异质性对消除策略的影响。

为解决上述问题，Ghosh等人在《BMC Infectious Diseases》发表研究，开发了新型区室模型COMET-LF（Compartmental Modelling of Elimination Strategies and Transmission of Lymphatic Filariasis）。该模型通过引入7个人类流行病学阶段（易感者、暴露者、成虫携带者、微丝蚴感染者、绝育成虫携带者、症状患者、康复者）和3个蚊媒群体 compartment，首次实现了对MDA效果的时间动态模拟（药物作用集中在每年4周内）。研究团队采用临床试验数据标定药物参数（DA方案成虫清除率p₁=15%，微丝蚴清除率p₂=61.8%；IDA方案p₂=84%），并利用2008-2013年比哈尔邦公开数据校准模型。验证阶段使用2018-2019年10个 endemic 地区的 programmatic 数据，结果显示模型预测Mf流行率与实测值高度吻合（除个别地区外误差<0.5%）。

关键技术方法

研究通过构建包含人群与蚊媒互动的动力学方程，采用拉丁超立方采样生成参数组合，以Mf和疾病流行率为目标函数进行模型校准。利用元种群模型模拟地区间人口迁移（迁移率m=0.00008-0.001/周），结合MATLAB数值计算评估MDA回合数需求。对比分析EPIFIL（年龄结构蠕虫负荷模型）与LYMFASIM（个体随机模型）的预测一致性。

研究结果

1. MDA消除回合数预测

在85%覆盖率下，DA或IDA方案仅需6轮MDA即可使基线Mf流行率≤10%的地区达到消除阈值（Mf<1%）。但若覆盖率降至45%，DA方案所需回合数增至12轮（图4a）。IDA方案因更高的微丝蚴清除效率，较DA平均减少1-3轮给药（图4b）。三种模型预测结果总体一致，但EPIFIL对低流行率场景的预测偏差较大（±3轮）。

2. 疾病负担的长期演变

COMET-LF首次量化了MDA对淋巴水肿/