Matemático russo propõe um modelo que descreve mutações de vírus

A interação de um vírus com o corpo humano é um fenômeno muito complexo que pode ser reduzido a dois processos:

o vírus se replica nas células hospedeiras eO corpo combate infecções por meio de uma resposta imunológica. Um olhar mais atento à infecção viral revela que os vírus competem pelas células hospedeiras, são modificados por medicamentos antivirais e sofrem mutações durante a sua replicação. Eles podem evoluir a uma taxa muito alta devido à modificação de antigas ou à aquisição de novas sequências de RNA ou DNA. Estes e muitos outros factores tornam difícil para os biólogos prever a evolução do vírus, antecipar o surgimento de novas estirpes e avaliar os seus níveis potenciais de resistência.

A equipe de Vitaly Volpert, matemático da RUDN University,propôs um modelo matemático que descreve a evolução e diversificação de quase-espécies de vírus. O modelo mostra a interação dinâmica entre replicação, mutação e eliminação de vírus. Os resultados do trabalho podem ser usados ​​para prever o aparecimento de cepas virais que são capazes de evitar o reconhecimento imunológico e resistir aos medicamentos antivirais.

Para manter as coisas simples, o modelo nos mostra queas cepas existentes estão evoluindo para reduzir a competição entre os vírus, enfraquecer a eliminação do vírus pela resposta imune e se tornar menos sensíveis aos medicamentos. Esta tendência leva ao surgimento de cepas resistentes a medicamentos /

Vitaliq Volpert, matemático da Universidade RUDN

Trabalhando junto com seus colegas, o cientista descreveuuma cepa de vírus como uma solução localizada centrada em torno de um determinado genótipo. O surgimento de novas linhagens corresponde a uma onda periódica que se propaga no espaço dos genótipos. O surgimento de novos picos na propagação de ondas coincide com o surgimento de novas cepas de vírus. A equipe descreveu as condições para a ocorrência de ondas viajantes periódicas e sua dinâmica, analisando a estabilidade de soluções estacionárias espacialmente uniformes.

O modelo é representado pela equação não localreações de difusão para densidade de vírus. A equação tem dois termos integrais que correspondem aos efeitos não locais da interação do vírus com células hospedeiras e células imunes.

O novo modelo é qualitativo e aplicável a váriosinfecções virais. Porém, para melhor descrever a dinâmica das quasispécies de vírus, é necessário conhecer suas características individuais, como a natureza de suas mutações, interação com o sistema imunológico e resposta aos antivirais.

“Usando nosso modelo, você pode desenvolvervários métodos para prevenir a propagação de infecções virais através dos tecidos do corpo e o aparecimento de novas cepas, ou seja, a propagação no espaço de genótipos. No entanto, para que essas abordagens sejam práticas, elas devem ser combinadas com dados experimentais e clínicos ”, explica Vitaly Volpert.

O modelo tem uma série de limitações, uma vez que é baseadoem várias simplificações. Ou seja, não leva em consideração a existência de muitas células imunes e citocinas (pequenas moléculas de peptídeos informativos) que estão envolvidas na resposta imune, ou os processos complexos de regulação intracelular e replicação viral. No entanto, essas limitações ajudam os cientistas a identificar algumas características evolutivas comuns dos vírus quasispécies que seriam difíceis de identificar em um modelo mais complexo. O trabalho da equipe de cientistas pode ser usado como base para futuras investigações.

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