Matematicianul rus propune un model care descrie mutațiile virusului

Interacțiunea unui virus cu corpul uman este un fenomen foarte complex care poate fi redus la două procese:

virusul se replică în celulele gazdă șiOrganismul luptă împotriva infecțiilor printr-un răspuns imun. O privire mai atentă asupra infecției virale arată că virușii concurează pentru celulele gazdă, sunt modificați de medicamentele antivirale și suferă mutații în timpul replicării lor. Ele pot evolua într-un ritm foarte mare datorită modificării vechilor secvențe sau achiziționării de noi secvențe de ARN sau ADN. Aceștia și mulți alți factori fac dificil pentru biologi să prezică evoluția virusului, să anticipeze apariția de noi tulpini și să evalueze nivelurile potențiale de rezistență ale acestora.

Echipa lui Vitaly Volpert, matematician de la Universitatea RUDN,a propus un model matematic care descrie evoluția și diversificarea cvasispeciilor de viruși. Modelul prezintă interacțiunea dinamică dintre replicare, mutație și eliminarea virusului. Rezultatele lucrării pot fi folosite pentru a prezice apariția tulpinilor virale care sunt capabile să evite recunoașterea imună și să reziste la medicamentele antivirale.

Pentru a simplifica lucrurile, modelul ne arată astatulpinile existente evoluează pentru a reduce concurența dintre viruși, pentru a slăbi eliminarea virusului prin răspunsul imun și pentru a deveni mai puțin sensibile la medicamente. Această tendință duce la apariția tulpinilor rezistente la medicamente /

Vitaliq Volpert, matematician de la Universitatea RUDN

Lucrând împreună cu colegii săi, omul de știință a descriso tulpină de virus ca soluție localizată centrată în jurul unui genotip dat. Apariția de noi tulpini corespunde unei unde periodice care se propagă în spațiul genotipurilor. Apariția de noi vârfuri în propagarea undelor coincide cu apariția de noi tulpini de viruși. Echipa a descris condițiile pentru apariția undelor de călătorie periodice și dinamica acestora, analizând stabilitatea soluțiilor staționare uniforme spațial.

Modelul este reprezentat de ecuația nelocalăreacții de difuzie pentru densitatea virusului. Ecuația are doi termeni integrați care corespund efectelor nelocale ale interacțiunii virusului cu celulele gazdă și celulele imune.

Noul model este calitativ și aplicabil diferitelorinfecții virale. Cu toate acestea, pentru a descrie mai bine dinamica cvasispeciilor de viruși, este necesar să le cunoaștem caracteristicile individuale, cum ar fi natura mutațiilor lor, interacțiunea cu sistemul imunitar și răspunsul la medicamentele antivirale.

„Folosind modelul nostru, vă puteți dezvoltadiverse metode de prevenire a răspândirii infecțiilor virale prin țesuturile corpului și apariția de noi tulpini, adică răspândirea în spațiul genotipurilor. Cu toate acestea, pentru ca aceste abordări să fie practice, ele trebuie combinate cu date experimentale și clinice ”, explică Vitaly Volpert.

Modelul are o serie de limitări, deoarece se bazeazăpe mai multe simplificări. Și anume, nu ia în considerare existența multor celule imune și citokine (molecule peptidice informative mici) care sunt implicate în răspunsul imun, sau procesele complexe de reglare intracelulară și replicare virală. Cu toate acestea, aceste limitări îi ajută pe oamenii de știință să identifice unele trăsături evolutive comune ale cvasispeciilor care ar fi dificil de identificat într-un model mai complex. Munca echipei de oameni de știință poate fi utilizată ca bază pentru investigații ulterioare.

Citește și

Ghețarul Doomsday s-a dovedit a fi mai periculos decât credeau oamenii de știință. Spunem principalul lucru

Două dovezi ale vieții extraterestre au apărut simultan. Una pe Venus, cealaltă - nimeni nu știe unde

S-a dovedit că lunile lui Uranus seamănă mai mult cu planetele