Руски математик предлага модел, описващ вирусните мутации

Взаимодействието на вируса с човешкото тяло е много сложно явление, което може да бъде сведено до два процеса:

вирусът се репликира в клетките гостоприемници иТялото се бори с инфекцията чрез имунен отговор. По-внимателно разглеждане на вирусната инфекция разкрива, че вирусите се конкурират за клетки гостоприемници, модифицирани са от антивирусни лекарства и мутират по време на репликацията си. Те могат да се развиват с много висока скорост поради модификацията на стари или придобиването на нови РНК или ДНК последователности. Тези и много други фактори затрудняват биолозите да предвидят еволюцията на вируса, да предвидят появата на нови щамове и да оценят техните потенциални нива на резистентност.

Екипът на Виталий Волперт, математик от университета RUDN,предложи математически модел, описващ еволюцията и диверсификацията на квазивидовете вируси. Моделът показва динамичното взаимодействие между репликация, мутация и елиминиране на вируса. Резултатите от работата могат да се използват за прогнозиране на появата на вирусни щамове, които могат да избегнат имунното разпознаване и да се противопоставят на антивирусните лекарства.

За да бъдат нещата прости, моделът ни показва товасъществуващите щамове се развиват, за да намалят конкуренцията между вирусите, да отслабят клирънса на вируса от имунния отговор и да станат по-малко чувствителни към лекарствата. Тази тенденция води до появата на резистентни към лекарства щамове /

Виталик Волперт, математик от университета RUDN

Работейки заедно с колегите си, описа учениятвирусен щам като локализиран разтвор, центриран около даден генотип. Появата на нови щамове съответства на периодична вълна, разпространяваща се в пространството на генотипите. Появата на нови върхове в разпространението на вълните съвпада с появата на нови щамове вируси. Екипът описа условията за появата на периодично пътуващи вълни и тяхната динамика, като анализира стабилността на пространствено еднородните стационарни решения.

Моделът е представен от нелокалното уравнениедифузионни реакции за вирусна плътност. Уравнението има два интегрални термина, които съответстват на нелокалните ефекти от взаимодействието на вируса с клетките гостоприемници и имунните клетки.

Новият модел е качествен и приложим за различнивирусни инфекции. Въпреки това, за да се опише по-добре динамиката на квазивидовете вируси, е необходимо да се знаят техните индивидуални характеристики, като естеството на техните мутации, взаимодействие с имунната система и отговор на антивирусни лекарства.

„Използвайки нашия модел, можете да се развиватеразлични методи за предотвратяване на разпространението на вирусни инфекции през тъканите на тялото и появата на нови щамове, тоест разпространението на генотипове в пространството. За да бъдат тези подходи обаче практични, те трябва да се комбинират с експериментални и клинични данни “, обяснява Виталий Волперт.

Моделът има редица ограничения, тъй като е базиранна няколко опростявания. А именно, той не отчита съществуването на много имунни клетки и цитокини (малки информативни пептидни молекули), които участват в имунния отговор, или сложните процеси на вътреклетъчна регулация и вирусна репликация. Тези ограничения обаче помагат на учените да идентифицират някои общи еволюционни характеристики на квазивидовете, които трудно биха могли да бъдат идентифицирани в по-сложен модел. Работата на екипа от учени може да се използва като основа за по-нататъшни изследвания.

Прочетете също

Ледникът на Страшния съд се оказа по-опасен, отколкото учените смятаха. Казваме основното

Изведнъж се появиха две доказателства за извънземен живот. Единият на Венера, другият - никой не знае къде

Оказа се, че луните на Уран са по-скоро като планети