Russisk matematiker foreslår en modell som beskriver virusmutasjoner

Взаимодействие вируса с организмом человека — очень сложное явление, которое можно свести к двум процессам:

вирус размножается в клетках-хозяевах, и организм противостоит инфекции посредством иммунного ответа. Более пристальный взгляд на вирусную инфекцию показывает, что вирусы конкурируют за клетки-хозяев, изменяются под воздействием противовирусных препаратов и мутируют во время своей репликации. Они могут развиваться с очень высокой скоростью за счет модификации старых или приобретения новых последовательностей РНК или ДНК. Из-за этих и многих других факторов биологам сложно предсказать динамику эволюции вируса, предвидеть появление новых штаммов и оценить их потенциальные уровни устойчивости.

Vitaly Volperts team, matematiker fra RUDN University,foreslo en matematisk modell som beskriver evolusjon og diversifisering av virus-arter. Modellen viser det dynamiske samspillet mellom replikasjon, mutasjon og viruseliminering. Resultatene av arbeidet kan brukes til å forutsi utseendet til virusstammer som er i stand til å unngå immun anerkjennelse og motstå antivirale legemidler.

For å holde ting enkelt, viser modellen oss deteksisterende stammer utvikler seg for å redusere konkurransen mellom virus, svekke klaring av viruset ved immunrespons, og bli mindre følsomme for medisiner. Denne trenden fører til fremveksten av medikamentresistente stammer /

Виталиq Вольперт, математик из РУДН

Samarbeidet med kollegene beskrev forskerenen virusstamme som en lokal løsning sentrert rundt en gitt genotype. Fremveksten av nye stammer tilsvarer en periodisk bølge som forplanter seg i rommet for genotyper. Fremveksten av nye topper i spredning av bølger sammenfaller med fremveksten av nye virusstammer. Teamet beskrev forholdene for forekomst av periodiske vandrende bølger og deres dynamikk ved å analysere stabiliteten til romlig ensartede stasjonære løsninger.

Modellen er representert av den ikke-lokale ligningendiffusjonsreaksjoner for virustetthet. Ligningen har to integrerte termer som tilsvarer de ikke-lokale effektene av interaksjonen av viruset med vertsceller og immunceller.

Den nye modellen er kvalitativ og anvendelig for forskjelligevirusinfeksjoner. For å bedre kunne beskrive dynamikken til virus-arter, er det imidlertid nødvendig å kjenne deres individuelle egenskaper, for eksempel arten av deres mutasjoner, interaksjon med immunsystemet og respons på antivirale legemidler.

“Ved å bruke vår modell kan du utvikle degforskjellige metoder for å forhindre spredning av virusinfeksjoner gjennom kroppens vev og utseendet til nye stammer, det vil si spredning av genotyper i rommet. For at disse tilnærmingene skal være praktiske, må de imidlertid kombineres med eksperimentelle og kliniske data, forklarer Vitaliy Volpert.

Modellen har en rekke begrensninger, siden den er basertpå flere forenklinger. Det tar nemlig ikke hensyn til eksistensen av mange immunceller og cytokiner (små informative peptidmolekyler) som er involvert i immunresponsen, eller de komplekse prosessene med intracellulær regulering og viral replikasjon. Imidlertid hjelper disse begrensningene forskere med å identifisere noen vanlige evolusjonære trekk ved quasispecies som det ville være vanskelig å identifisere i en mer kompleks modell. Arbeidet til forskerteamet kan brukes som grunnlag for videre undersøkelser.

Les også

Dommedagsbreen viste seg å være farligere enn forskere trodde. Vi forteller det viktigste

To bevis for liv utenomjordisk dukket opp samtidig. Den ene på Venus, den andre - ingen vet hvor

Det viste seg at månene til Uranus er mer som planeter