基于INLA-SPDE方法的区域滑坡易发性分析

滑坡灾害对地区财产和人民安全构成了重大威胁。因此,开展滑坡易发性制图工作对于有效预防和减轻滑坡风险具有极其重要的意义。传统滑坡易发性评估方法大多基于栅格或斜坡单元,未能充分考虑以具体滑坡位置为研究单元的建模需求,且风险因子的选择也缺乏客观性。利用SHAP算法筛选出了10个关键风险因子,依次为:坡度、降水、坡向、到公路的距离、到河流的距离、粗糙度、高程、岩性、到居民点的距离、地震烈度。采用积分嵌套拉普拉斯近似-随机微分方程(INLA-SPDE)方法构建了一个包含空间随机效应的逻辑回归模型,该方法有效避免了空间自相关对滑坡易发性预测的影响。使用该模型对四川省都汶公路沿线区域的滑坡空间分布进行了预测,结果AUC值为0.846,显示出较好的评估性能,为区域滑坡易发性评价提供了一种新颖的研究思路。

单增李斯特菌内化素基因inlA多态性分析

目的分析全球不同地区单增李斯特菌内化素A编码基因inlA的多态性,及其与菌株家系、血清群和序列型(sequence types,ST)之间的相关性。方法收集不同国家的4115株单增李斯特菌基因组信息,分析inlA基因的序列多态性,确定其等位基因型,构建基于inlA基因的系统进化树。结果4115株单增李斯特菌基因组中,除3株菌外均携带inlA基因,根据基因序列分为370个inlA等位基因型。编码完整InlA的等位基因型有292种(3164株菌),因点突变出现提前终止密码子(premature stop codon,PMSC)的截短型InlA等位基因型有78种(948株菌),其中84种新的编码完整InlA的等位基因型和16种PMSC类型为首次报道。系统发育分析显示,单增李斯特菌inlA基因与菌株家系、CC克隆群及ST型具有相关性。发生PMSC突变的inlA序列型也呈现多态性,尤其家系II菌株截短的InlA编码基因多样性更高。截短的InlA多见于血清群IIa和IIc菌株中,较少见于临床菌株常见的IVb血清群菌株中。结论inlA基因在单增李斯特菌中普遍存在且序列型呈现多态性,部分inlA的等位基因型与单增李斯特菌ST型具有较强的相关性,可作为特定型别菌株快速筛查的靶标。单增李斯特菌家系I和家系II菌株中截短的InlA编码基因的提前终止位点具有多样性,截短的InlA常见于IIa和IIc血清群菌株中。

单增李斯特菌(LM90)inlA单基因及inlB/inlA双基因缺失株的构建及其生物学特性初步研究

为探究内化素inlA、inlB基因缺失对单核细胞增生性李斯特菌(LM)生物学特性的影响,本研究采用同源重组技术构建了inlA基因缺失株(LM90-inlA)和inlB、inlA双基因缺失株(LM90-ΔinlB/ΔinlA),并对其生物学特性进行了初步研究。结果显示:PCR和测序结果证实成功构建了目的基因(inlA、inlB)缺失株;菌落PCR和测序结果显示2种缺失株在体外连续培养20代过程中均能稳定遗传;生长特性实验表明2种缺失株与亲本株生长差异无统计学意义(t_(LM90/LM90-ΔinlA=0.34),p>0.05;t_(LM90/LM90-ΔinlB/ΔinlA)=0.324,p>0.05;t_(LM90-ΔinlA/LM90-ΔinlB/ΔinlA)=0.008,p>0.05)且inlA缺失后2缺失株对小鼠的LD_(50)分别升高了0.64、1.26个对数数量级。研究结果表明inlA基因和inlB基因对LM90的部分生物学特性具有一定的调控作用,这对于阐明LM毒力因子的致病机理提供了参考依据,也为研究内化素介导LM穿越血脑屏障(BBB)的作用机制奠定了科学基础。

InlA／InlB基因的双缺失对单增李斯特菌毒力的影响

为了探讨InlA/InlB对单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes,LM)毒力的影响,本研究利用同源重组技术在LM△InlA菌株的基础上构建LMInlA/InlB基因双缺失株。通过小白鼠肝脾脑细菌计数、LD50和溶血实验,研究LM在InlA/InlB基因缺失后毒力上的差异。结果显示:LM△InlA/△InlB基因双缺失株与LM菌株相比,双缺失株的LD50升高2个数量级;与LM△InlA、LM△InlB菌株相比,双缺失株的LD50均升高1个数量级;双缺失菌株在小白鼠肝脏、脾脏和脑组织内的载菌量均显著减少(P<0.05);但没有改变其溶血特性。结果提示,InlA/InlB基因双缺失后,LM菌株的毒力能够明显减弱,但不改变其溶血特性。

基于INLA算法的肺结核发病时空分布特征分析

文章分析了肺结核发病风险的影响因素与时空分布特征,建立了疾病时空分布模型,通过R-INLA包估计模型参数与时空效应.结果显示,平均相对湿度、月平均降水、月平均日照时长和月人均GDP对应的相对风险分别为1.018、1.014、1.026和1.025,平均温度和平均气压对应的相对风险分别为0.956和0.767.总体来看,全国肺结核相对风险时空差异明显,空间上呈南重北轻分布态势,时间上呈逐年递减趋势.表明INLA算法对分析肺结核的时空分布特征具有可行性,平均相对湿度、月平均降水、月平均日照时长和月人均GDP对肺结核发病风险有正向作用,平均温度与平均气压有负向作用,平均风速无显著作用.新疆、贵州、海南、广西、湖南、黑龙江、湖北和广东为高发病风险地区,今后要加强疫情防控.春季为高发期,应做好预防工作.

旅游投诉时空响应分析及路径优化研究——基于Bayesian-INLA与图论

本文借助INLA算法,在传统泊松回归模型的基础上建立时空条件自回归泊松模型,从时空角度对新疆旅游投诉情况进行空间分析,利用图论对所反映的旅游路径进行优化。研究结果:人员服务水平、景区综合管理情况以及合同执行情况对减少新疆旅游投诉量有显著的正向作用;新疆中部地区以及主要城市产生旅游投诉的风险更高,西南及边界地区旅游投诉风险相对更低;每年的2~6月为旅游投诉风险高发期,3、4月份投诉风险达到最大;选取投诉量较多的几个主要景点进行路径优化,得到近似最优路线,为政府及相关企业建言献策。

基于INLA-SPDE方法的区域污染物模拟与预测

采用传统的空间插值方法对区域污染物进行模拟与预测,针对源数据分布不均,效果一般的问题,提出了采用INLA-SPDE模型来模拟与预测区域污染物的方法。模型的空间分量使用随机偏微分方程表达,时间分量则采用一阶时序自相关模型,同时还包含气象参数等10种协变量,以2019年度京津冀地区日均PM_(2.5)浓度为例,逐月建立了时空模拟与预测模型。实验结果表明,与经典的克里金插值方法相比,在区域污染物分布的模拟上具有更好的效果,尤其在高值污染的预测上精度效果提升明显,同时可得到区域污染风险等级等多种结果。进一步基于模型的预测结果实现了京津冀地区日均PM_(2.5)浓度时空可视化和虚拟仿真系统,为普通民众的出行或政府相关部门决策提供支持,验证了模型的实用性和价值。

基于INLA-SPDE贝叶斯空间模型预测土壤有机碳含量

采用嵌套拉普拉斯逼近积分——随机偏微分方程(INLA-SPDE)构建贝叶斯空间模型,用该模型对塔里木盆地北缘土壤有机碳含量的空间分布进行预测;采用Python语言PyMC库和R语言spBayes包构建基于马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)模拟的贝叶斯空间模型。比较了基于MCMC和INLA-SPDE两类贝叶斯空间模型的推断结果、预测准确性和计算时间,结果表明基于INLA-SPDE与MCMC的有机碳含量的贝叶斯空间模型具有相似的参数后验分布、后验预测分布以及预测准确度;INLA-SPDE模型比MCMC模型具有更快的运算速度。

变系数空间自相关模型的Bayesian-INLA估计

文章提出了一类变系数空间自相关模型(VCSAM)新的Bayesian-INLA估计方法.在这个模型中,响应变量具有空间自相关性,且包含变系数的非参数部分.尽管已有的工作对该模型已经进行了大量研究,但很少有研究使用贝叶斯方法提出高效求解模型的方法.因此基于上述动机,文章提出了基于Bayesian-INLA技术的方法,以寻求在VCSAM框架内代替MCMC方法的有效解决方案.变系数部分使用B-样条基函数的线性组合进行逼近,空间自相关系数采用M-H算法进行估计,并应用Bayesian-INLA技术来估计变系数函数和相关系数的后验分布.通过模拟研究,展示了文章提出的估计方法在同时处理空间依赖效应和空间非平稳性时的优势.此外,通过对波士顿房价数据的实证分析,展示了文章提出的估计方法优越的性能.

单核细胞增生李斯特菌InlA、InlB和InlJ基因缺失株构建及对MBMEC细胞骨架与细胞紧密连接的影响

为探究InlA、InlB和InlJ对单核细胞增生李斯特菌(LM)毒力及在其侵袭MBMEC过程中对细胞骨架与细胞紧密连接的影响,本试验以致绵羊脑炎分离株LM90为亲本株,构建单基因缺失株LM90-△InlA、LM90-△InlB和LM90-△InlJ,通过LD50、溶血试验、MBMEC黏附侵袭、胞内增殖及细胞免疫荧光染色方法,研究LM缺失株和亲本株的差异。结果显示,InlA、InlB和InlJ基因缺失株的LD50分别比LM90高出101.5,101.3,101.33倍;对MBMEC的黏附率、侵袭率及胞内增殖都显著下降,且侵袭率差异显著(P<0.05),溶血性无变化;免疫荧光染色结果表明,InlB缺失株不能使MBMEC细胞骨架发生重排,InlA缺失株细胞骨架重排不明显,InlJ缺失株与亲本株则使细胞骨架完全破坏;LM90与InlA、InlB和InlJ缺失株都使MBMEC细胞间紧密连接蛋白呈不连续分布,而阴性对照则呈连续分布。结果表明,InlA、InlB和InlJ与LM毒力密切相关,且在LM侵袭MBMEC过程中,InlB影响MBMEC细胞骨架重排,InlA对其影响弱于InlB,InlJ则影响微弱或者不影响。LM可引起细胞间紧密连接改变,但InlA、InlB和InlJ在该过程中几乎不发挥作用。

基于贝叶斯深度学习方法的上海新冠肺炎病例时空预测和不确定性量化

2022年春季在上海爆发的新冠肺炎疫情对上海的社会、经济和居民的日常生活造成了严重影响.新冠肺炎的传播通常表现出复杂的非线性动力学,受环境、人口统计、医疗条件、核酸或抗原检测频率、流行病控制策略等影响.具有复杂网络结构和广泛训练的长短期记忆(LSTM)模型被广泛用于学习和预测流行病的传播.然而,这种模型既没有解释数据的不确定性,也没有考虑各种协变量和异质性的影响.因此,本文提出了一个两阶段LSTM嵌套广义泊松回归模型来分析2022年春季上海爆发的新冠肺炎疫情数据.在第一阶段,训练一个多层LSTM网络来学习特定地区的感染数据,然后使用训练好的LSTM来拟合和预测有症状的新冠肺炎感染人数.在第二阶段,在分层贝叶斯框架下通过广义泊松回归模型对预测的病例数进行建模,其中相对风险的对数用带有协变量和时空异质性的随机效应的线性函数来建模.在深度学习方法的帮助下,时空广义泊松回归模型可以预测和量化每日新增症状感染数量的不确定性.此外,得益于从协变量和时空异质性的借力,基于贝叶斯深度学习方法的预测比基于LSTM方法的预测性能更好.

广东省育龄妇女生殖道沙眼衣原体感染时空分布及其社会经济影响因素

目的描述广东省育龄妇女生殖道沙眼衣原体(genital chlamydia trachomatis,GCT)感染的时空分布特征,探讨宏观社会经济因素对其影响。方法收集广东省2014—2019年育龄妇女GCT感染筛查结果和相关宏观因素,基于泊松分布构建包含时间和空间项的贝叶斯时空层次模型,并使用嵌套拉普拉斯逼近(integrate nested Laplace approximations,INLA)进行参数估计。结果研究期间GCT感染时间变化趋势不明显,但具有显著空间聚集性。调整协变量和时间项后,高发地区集中在珠三角地区。各市区综合经济发展水平(RR=1.185,95%CI:1.117~1.257)、人口和交通水平(RR=1.058,95%CI:1.012~1.106)与GCT感染呈正相关,而医疗卫生水平与其呈负相关(RR=0.942,95%CI:0.924~0.960)。结论广东省育龄妇女GCT感染具有空间聚集性,社会经济因素与其感染密切相关。

单增李斯特菌inl A/inl B双基因缺失株生长特性观察及对小鼠致病性研究

目的探究单增李斯特菌inl A/inl B双基因缺失株的生物学特性。方法通过体外胁迫培养条件下OD600测定以及小鼠感染试验,对Lm90-△inlAB和Lm90的抗胁迫能力及细菌致病力进行研究。结果低温(4℃、30℃)环境下,Lm90和Lm90-△inlAB生长差异无统计学意义(t4℃=0.057,P>0.05;t30℃=0.441,P>0.05),适温37℃及42℃高温环境下,Lm90-△inlAB较Lm90生长受到抑制,生长差异具有统计学意义(t37℃=0.763,P<0.05;t42℃=1.147,P<0.05);体外耐酸碱试验中,Lm90-△inlAB耐酸性未明显改变,而耐碱能力强于亲本株Lm90,生长差异具有统计学意义(pH=9时t=2.837,P<0.05);在含有3.5%酒精的BHI培养基及含5%NaCl高渗BHI培养基中,Lm90-△inlAB增长趋势明显低于Lm90,生长差异具有统计学意义(t酒精=1.422,P<0.05;tNaCl=1.382,P<0.05),Lm90-△inlAB对酒精及高盐的耐受力显著低于Lm90;小鼠毒力测定结果表明,Lm90-△inlAB与Lm90半数致死量分别为106.94 CFU、105.68 CFU,Lm90-△inlAB毒力下降明显,在不同检测时间点Lm90-△inlAB在小鼠肝脏和脾脏内的载菌量均少于Lm90,载菌量差异具有统计学意义(t肝=2.454,P<0.05;t脾=2.443,P<0.05)。结论 Lm的抗胁迫能力可能随着基因的缺失发生显著改变,内化素InlA/InlB与单增李斯特菌侵染宿主的能力有一定的调控作用。缺失株生物学特性测定对研究Lm胁迫环境生存及毒力因子的致病机理提供了科学依据。

贝叶斯方法在犯罪时空格局研究上的应用--以长春市为例

对比分析了2008年和2018年长春市犯罪空间格局的变化特征,进而构建了贝叶斯时空分析模型,整合了犯罪时空格局演化中的固定效应、空间随机效应和时间随机效应,基于R环境中的INLA程序包对模型的各个参数进行了拟合,结合GIS制图,识别出异于总体趋势的犯罪相对风险高值区,并进一步解析了犯罪格局形成和演化的过程和规律。研究发现,犯罪总量在10 a间显著下降,犯罪数量较高的警区数量明显减少。长春市周边地区犯罪率有所提高,而城市中心区域的多数警区则明显下降。贝叶斯时空模型表明,虽然城市犯罪相对风险的平均水平较低,但其总体上却呈现出显著的增加趋势。空间效应的高值区主要集中在城市中心核心区域,特别是传统的商业网点或经济活动较为集中的警区。时间效应的高值区主要集中在城市外围地区,尤其是国家级开发区所在的警区。综合空间效应和时间效应,城市中心区域存在既是空间效应的高值区也是时间效应高值区的时空共同高风险区。贝叶斯方法在数据整合、区域异质性识别以及灵活性方面具有明显的优势,对于犯罪时空格局形成和演化规律的理解和把握上均有所助益。

使用二重PCR方法快速检测单核细胞增生性李斯特氏菌的研究

本研究以单核细胞增生性李斯特菌Hly基因和InlA基因作为靶序列设计2对引物,建立了检测单增李斯特菌的二重PCR方法。结果表明,该方法可以同时扩增出单增李斯特菌的Hly基因和InlA基因,而对大肠杆菌、沙门氏菌等食品中的常见致病菌和英诺克李斯特菌均不能扩增出任何条带,表现出良好的特异性。二重PCR方法的最低检测限为104CFU/mL,并能够用于鉴定实验小鼠攻毒后内脏器官的单增李斯特菌分离培养物。该方法表现出良好的特异性、敏感性和通用性,适用于单增李斯特菌的快速鉴别检测。

新疆不同来源单核细胞增生性李斯特氏菌分离株的部分生物学特性及相关性分析

为研究8株来自新疆发病绵羊和健康绵羊的单核细胞增生性李斯特氏菌(LM)分离株的部分生物学特性及相关性,本实验对8株LM分离株进行小鼠致病力检测、多重PCR谱系鉴定、血清型鉴定及InlA基因的PCR-RFLP分析。结果显示,健康绵羊与临床发病绵羊中分离的LM分离株对小鼠具有相同的致病性;除1株临床分离株为血清型4b和谱系Ⅰ外,其余7株均为血清型1/2a和谱系Ⅱ;5株健康绵羊分离株的毒力基因InlA的PCR-RFLP复合基因型均为E型,而3株临床发病绵羊中的分离株为C型或B型。两种不同来源LM在小鼠致病性血清型及谱系上具有一致性及相关性,但其毒力基因InlA存在多样性。初步揭示健康绵羊携带的LM可以经内源性感染而发生李氏杆菌病,表明内源性感染是造成绵羊李氏杆菌病流行的一种传染方式。

贝叶斯后验的快速计算方法

贝叶斯推断的主要障碍是后验分布积分计算,INLA方法通过对边缘后验密度的精确近似克服了计算时间的问题,而且得到的计算结果与MCMC的精度几乎无异。文章首先对INLA方法的计算进行介绍,然后通过综述INLA与MCMC的比较研究阐述了INLA方法应用的优越性,并给出一个运用INLA进行参数估计的应用实例。

中国单增李斯特菌的基因组特征研究

目的分析我国146株单增李斯特菌的基因组特征,了解不同家系和克隆群菌株遗传特征的差异。方法从NCBI数据库收集我国146株不同来源、省份和分离时间的单增李斯特菌基因组数据,利用生物信息学分析软件分别对其进行基因组注释、系统发育树构建和遗传元件分析。结果本研究中相同家系、血清型和克隆群的单增李斯特菌在系统发育进化树上聚在一起,这种分布与菌株的来源和分离省份无关,提示单增李斯特菌基因组结构具有一定的稳定性。单增李斯特菌均携带毒力岛LIPI-1,部分家系Ⅰ菌株(如CC3和CC87)携带毒力岛LIPI-3和LIPI-4,具有潜在的致病风险。大多数家系Ⅱ菌株携带质粒和环境抗性基因,有助于提高对不良环境的耐受力。食品来源的菌株中inlA基因提前终止突变发生率较高,可能减弱菌株的毒力。结论我国单增李斯特菌主要以家系Ⅰ和家系Ⅱ菌株为主,两者在毒力基因、环境抗性基因和质粒携带方面均具有差异,显示不同亚型菌株的毒力和环境适应性存在差异,为我国单增李斯特菌的监测和李斯特菌病的防控提供了参考数据。

二烯丙基二硫醚对单增李斯特菌毒力基因表达的影响

二烯丙基二硫醚(DADS)是一种典型的硫醚类香料。该类香料在抗菌消炎,提高机体免疫力,预防和治疗心血管疾病等保健及药理作用方面具有显著效果。而对其在食源性致病菌中的抑制作用及相关机理研究较少。四大食源性致病菌之一单增李斯特菌(Listeria monocytogenes,LM)容易感染食物而引发脑膜炎、败血症及孕妇流产等一系列恶性疾病。本研究以如何高效抑制单增李斯特的生长为出发点,以DADS为研究对象,采用微量肉汤稀释法初步筛选出其对单增能李斯特菌的最小抑菌浓度(MIC),利用RT-qPCR技术考察其对单增李斯特菌毒力基因inlA、hlyA、prfA表达的影响。结果表明:亚抑菌浓度下DADS均可显著抑制毒力基因inlA、hlyA、prfA的表达,且抑制作用呈现一定的浓度依赖性,hlyA及prfA对其作用更敏感。

单增李斯特菌内化素A分段表达及多克隆抗体的制备

为了研究单增李斯特茵（Listeria monocytogenes）InlA蛋白入侵细胞时各段相关功能，试验采用PCR技术扩增得到L．monocytogenes 08—5923株InlA基因片段，测序后利用GenBank对InlA氨基酸序列进行分段，分为2个基因片段，即InlAl（1-1488bp）和InlA2（1315—2403bp），将其分别克隆至原核表达载体pGEX-6P-1中，并转化至宿主茵中诱导表达，表达的重组蛋白经Western—blot和间接ELISA法鉴定，用纯化的重组蛋白分别免疫家兔，并用ELISA法检测家兔多克隆抗体的特异性。结果表明：表达的2种重组蛋白分子质量分别约为79ku和64ku，以其制备的多克隆抗体均可与单增李斯特茵InlA天然蛋白发生反应；2种重组蛋白均能有效诱导抗体反应，其中InlA2（new flag）诱导产生的抗体效价较高，与单增李斯特茵InlA天然蛋白结合能力较强。