Russisk matematiker foreslår en model, der beskriver virusmutationer

Interaktionen mellem en virus og den menneskelige krop er et meget komplekst fænomen, der kan reduceres til to processer:

virus replikeres i værtsceller, ogKroppen bekæmper infektion gennem et immunrespons. Et nærmere kig på viral infektion afslører, at vira konkurrerer om værtsceller, modificeres af antivirale lægemidler og muterer under deres replikation. De kan udvikle sig med en meget høj hastighed på grund af modifikation af gamle eller erhvervelse af nye RNA- eller DNA-sekvenser. Disse og mange andre faktorer gør det vanskeligt for biologer at forudsige udviklingen af ​​virussen, forudse fremkomsten af ​​nye stammer og vurdere deres potentielle resistensniveauer.

Vitaly Volpers team, matematiker fra RUDN University,foreslog en matematisk model, der beskriver udviklingen og diversificeringen af ​​vira-arter. Modellen viser den dynamiske interaktion mellem replikation, mutation og viruseliminering. Resultaterne af arbejdet kan bruges til at forudsige udseendet af virale stammer, der er i stand til at undgå immungenkendelse og modstå antivirale lægemidler.

For at holde tingene enkle viser modellen os deteksisterende stammer udvikler sig for at reducere konkurrencen mellem vira, svække clearance af viruset ved immunrespons og blive mindre følsomme over for stoffer. Denne tendens fører til fremkomsten af ​​lægemiddelresistente stammer /

Vitaliq Volpert, matematiker fra RUDN University

Samarbejdet med sine kolleger beskrev videnskabsmandenen virusstamme som en lokal opløsning centreret omkring en given genotype. Fremkomsten af ​​nye stammer svarer til en periodisk bølge, der udbreder sig i genotypetyperne. Fremkomsten af ​​nye toppe i udbredelsen af ​​bølger falder sammen med fremkomsten af ​​nye virusstammer. Holdet beskrev betingelserne for forekomsten af ​​periodiske vandrende bølger og deres dynamik ved at analysere stabiliteten af ​​rumligt ensartede stationære løsninger.

Modellen er repræsenteret af den ikke-lokale ligningdiffusionsreaktioner for virustæthed. Ligningen har to integrerede udtryk, der svarer til de ikke-lokale virkninger af virussens interaktion med værtsceller og immunceller.

Den nye model er kvalitativ og anvendelig til forskelligevirusinfektioner. For bedre at kunne beskrive dynamikken i vira, er det nødvendigt at kende deres individuelle egenskaber, såsom arten af ​​deres mutationer, interaktion med immunsystemet og respons på antivirale lægemidler.

”Ved hjælp af vores model kan du udvikle digforskellige metoder til at forhindre spredning af virusinfektioner gennem kroppens væv og fremkomsten af ​​nye stammer, det vil sige spredning af genotyper i rummet. Men for at disse tilgange skal være praktiske, skal de kombineres med eksperimentelle og kliniske data, ”forklarer Vitaly Volpert.

Modellen har en række begrænsninger, da den er baseretpå flere forenklinger. Det tager nemlig ikke hensyn til eksistensen af ​​mange immunceller og cytokiner (små informative peptidmolekyler), der er involveret i immunresponset, eller de komplekse processer med intracellulær regulering og viral replikation. Disse begrænsninger hjælper dog forskere med at identificere nogle almindelige evolutionære træk ved quasispecies-vira, som det ville være vanskeligt at identificere i en mere kompleks model. Arbejdet med forskergruppen kan bruges som grundlag for yderligere undersøgelser.

Læs også

Dommedagsbreen viste sig at være farligere end forskere troede. Vi fortæller det vigtigste

To eksempler på liv uden for jorden opstod på én gang. Den ene på Venus, den anden - ingen ved hvor

Det viste sig, at Uranus 'måner ligner mere planeter