近日，西安数学与数学技术研究院数学与生命科学交叉研究中心团队利用理论推导的药物毒理Ricker模型研究种群（包括害虫、肿瘤等）内禀增长率、药物剂量以及计量作用时间三者的复杂作用关系，揭示了药物毒理现象发生的两种机理及其参数空间，为多领域预测、揭示毒理效应的发生以及数据拟合提供了重要的模型工具。
此项成果于8月21日在线发表在Royal Society Publishing旗下刊物《Journal of The Royal Society Interface》，文章题目为“A general model of hormesis in biological systems and its application to pest management”(原文链接: https://royalsocietypublishing.org/ doi/10.1098/rsif.2019.0468 )。
自2003年Calabrese和 Baldwin在《Nature》上发表了题为“Toxicology rethinks its central belief”的文章后， 对传统的线性和阈值剂量反应曲线提出了质疑（如下图）。 此后大量的实验、观测数据揭示了U-型或J-型剂量反应曲线的普遍存在性，即低剂量刺激、高剂量抑制的药物毒理效应（Hormetic effects）普遍存在。该文同时也指出：尽管药物毒理现象很普遍，但有很多未知的药物毒理效应需要去探素与发现。
为了揭示药物毒理效应的发生及其影响因素，研究团队基于理论推导, 得到了能够在两个世代间刻画包括治疗、喷洒杀虫剂等干预措施的全新离散模型，得到了第1位审稿人（The contribution focused on developing a model for hormesis based on time-response data applied to mired bugs in cotton. A novel re-formulation of the Ricker population equation was used for the purpose）第4审稿人（The present manuscript adds new insight into the modelling of hormesis effects）的高度评价。理论分析与数据研究得到了第3位审稿人（This is a thorough study and analysis that will be a significant contribution to the field. In addition to careful theoretical analysis, this work is strengthened by fitting the model to field data. The manuscript is worthy of publication）的高度评价。
该项研究首次利用模型研究发现了药物使用时间对药物毒理效应的发生也具有重要的影响，能够为害虫控制、肿瘤治疗等实际问题中观测、监测的药物毒理效应实际数据进行预测与评价，并为大量未被发现的药物毒理现象的实验设计提供了有益的模型参考，具有多项重要的科学价值。在研究过程中，中心团队成员与生物学家、农学家等来自不同国家不同领域的专家在理论分析、数据挖掘与参数估计、数值计算和数据共享等方面共同攻关，竖立了国际交叉合作典范。正如中心学术委员会主任、加拿大York大学Jianhong Wu教授所言：“我们交叉研究中心一直努力提升数学在交叉学科研究中的重要作用，推动有重大应用背景方面的国际合作”。
此项研究工作得到了中国国家自然科学基金重点项目、面上项目和加拿大研究主席项目及自然科学与工程研究理事会项目的资助。同时，研究院数学与生命科学交叉研究中心团队成员与国家疾控中心性艾中心、以及包括楼元教授在内的众多国际知名学者开展了广泛的合作研究，这为中心未来的发展、国际影响力的提升起到了重要的推动作用。
