Dinámicas emergentes en modelo epidemiológico estocástico para los procesos de deriva y salto antigénico en virus con inmunidad cruzada parcial

Ponente(s): Daniel Uriel González Quezada, Daniel Uriel González Quezada, Roberto Alonso Sáenz Casas

Uno de los principales retos en salud pública son las enfermedades infecciosas causadas por varias cepas de un mismo patógeno. Los dos procesos evolutivos principales para el surgimiento de nuevas cepas son la deriva y los saltos antigénicos, en los que se producen cambios sutiles y grandes, respectivamente, en las proteínas de la superficie de los virus, conocidas como antígenos. En ambos casos el sistema inmune encuentra mayor dificultad en identificar nuevas variantes, logrando así enfermar a una población que pudiera tener anticuerpos contra una cepa anterior, produciendo nuevos brotes epidémicos. En el presente trabajo, se propone un modelo SIR estocástico en tiempo discreto con múltiples cepas y con inmunidad parcial cruzada. En este modelo, se implementa un mecanismo de evolución mediante saltos estocásticos, donde en cada paso de tiempo existe la probabilidad de que una cepa i salte a una cepa i+d, en un espacio antigénico de una dimensión, dependiente de la cantidad de infectados con la cepa i y la distancia de salto d. Generando realizaciones estocásticas del modelo se analiza la frecuencia con la que emergen cepas a una distancia d y que logran infectar una cantidad de población mayor a un parámetro previamente establecido, produciendo así un brote epidémico. Además, se observa que las cepas que emergen a una distancia antigénica pequeña logran un equilibrio endémico menor comparado con las cepas resultantes de un salto mayor, pues estas últimas toman control de la mayoría de la población susceptible al tener una gran ventaja antigénica contra las cepas circulantes. Un factor importante observado es que una pequeña ventaja temporal puede conllevar a que una cepa proveniente de un salto antigénico predomine sobre las cepas provenientes de la deriva antigénica, siendo esta una condición importante para el surgimiento de una nueva cepa predominante. Los resultados sugieren cómo se dan estos procesos evolutivos importantes en ciertos patógenos, y proponen un posible mecanismo para explicar la frecuencia con la que se observan estos cambios antigénicos.