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Type: Tese
Title: Coortes virtuais e dinâmica de anticorpos: uma abordagem computacional para regimes de vacinação com ChAdOx1 nCoV-19
Author: Xavier, Maicom Peters
First Advisor: Lobosco, Marcelo
Co-Advisor: Santos, Rodrigo Weber dos
Referee Member: Pigozzo, Alexandre Bittencourt
Referee Member: Bonin, Carla Rezende Barbosa
Referee Member: Santiago, Helton da Costa
Referee Member: Rocha, Bernardo Martins
Resumo: Este estudo investiga a resposta imune induzida pela vacina ChAdOx1 nCoV-19, abrangendo tanto a imunização primária quanto as doses de reforço. Um modelo matemático foi desenvolvido para simular a dinâmica imunológica sob diferentes esquemas vacinais e calibrado com dados clínicos provenientes de coorte. Para aumentar a robustez das análises, foi construída uma Coorte Virtual composta por mais de 16.000 indivíduos, gerada a partir da amostragem de conjuntos de parâmetros biologicamente plausíveis capazes de reproduzir as trajetórias observadas de anticorpos. Ensaios in silico foram realizados para avaliar cinco cenários de vacinação em adultos (18 a 55 anos), incluindo regimes de duas doses e estratégias de reforço administradas entre 8–12, 15–25 e 44–45 semanas, além de um regime com terceira dose adicional. Adicionalmente, foram conduzidas simulações exploratórias com variação sistemática do intervalo entre doses, com o objetivo de identificar regimes que maximizem a duração e a magnitude da resposta imune. As previsões do modelo foram comparadas com dados longitudinais de uma coorte acompanhada por um ano após o reforço, apresentando boa concordância com a cinética observada de anticorpos. A análise da Coorte Virtual permitiu identificar intervalos de dose associados a respostas imunes mais duradouras em regimes de duas e três doses. Esses resultados destacam o potencial da modelagem computacional, aliada ao uso de populações virtuais, como ferramenta para apoiar o planejamento de estratégias vacinais. Adicionalmente, simulações envolvendo doses fracionadas sugerem respostas imunes comparáveis às obtidas com a dose padrão, em concordância com evidências reportadas na literatura.
Abstract: This study investigates the immune response induced by the ChAdOx1 nCoV-19 vaccine, encompassing both primary immunization and booster doses. A mathematical model was developed to simulate the immune dynamics under different vaccination regimens and calibrated using clinical cohort data. To enhance the robustness of the analyses, a Virtual Cohort comprising more than 16,000 individuals was constructed by sampling biologically plausible parameter sets capable of reproducing the observed antibody trajectories. In silico experiments were conducted to evaluate five vaccination scenarios in adults (18–55 years), including two-dose regimens and booster strategies administered at intervals of 8–12, 15–25, and 44–45 weeks, as well as a three-dose regimen. Additionally, exploratory simulations were performed with systematic variation of the inter-dose interval to identify schedules that maximize both the magnitude and duration of the immune response. Model predictions were compared with longitudinal data from a cohort followed for one year after booster administration, showing good agreement with the observed antibody kinetics. The analysis of the Virtual Cohort enabled the identification of dosing intervals associated with more sustained immune responses in both two- and three-dose regimens. These findings highlight the potential of computational modeling, combined with virtual populations, as a tool to support the design of vaccination strategies. Furthermore, simulations involving fractional dosing suggest immune responses comparable to those obtained with the standard dose, in agreement with evidence reported in the literature.
Keywords: Modelagem matemática da vacinação
ChAdOx1 nCoV-19
Simulação de coortes virtuais
Otimização do intervalo entre doses
Mathematical modeling of vaccination
Virtual cohort simulation
Dose interval optimization
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Program: Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional
Access Type: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
Creative Commons License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/20783
Issue Date: 24-Apr-2026
Appears in Collections:Doutorado em Modelagem Computacional (Teses)



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