Російський математик пропонує модель, що описує мутації вірусу

Взаємодія вірусу з організмом людини - дуже складне явище, яке можна звести до двох процесів:

вірус розмножується в клітинах-господарях, таорганізм протистоїть інфекції у вигляді імунної відповіді. Пильніше погляд на вірусну інфекцію показує, що віруси конкурують за клітини-господарів, змінюються під впливом противірусних препаратів і мутують під час своєї реплікації. Вони можуть розвиватися дуже швидко за рахунок модифікації старих або придбання нових послідовностей РНК або ДНК. Через ці та багато інших факторів біологам складно передбачити динаміку еволюції вірусу, передбачити появу нових штамів і оцінити їх потенційні рівні стійкості.

Команда Віталія Вольперт, математика з РУДН,запропонувала математичну модель, що описує еволюцію і диверсифікацію квазівидів вірусів. Модель показує динамічне взаємодія між реплікацією, мутацією і елімінацією вірусу. Результати роботи можуть бути використані для прогнозування появи штамів вірусів, здатних уникати імунного розпізнавання і чинити опір противірусних препаратів.

Щоб не ускладнювати, модель показує нам, щоіснуючі штами розвиваються, щоб зменшити конкуренцію між вірусами, послабити виведення вірусу за рахунок імунної відповіді і стати менш чутливим до ліків. Ця тенденція призводить до появи стійких до ліків штамів /

Віталій Вольперт, математик з РУДН

Працюючи разом зі своїми колегами, вчений описавштам вірусу як локалізований розчин, зосереджений навколо даного генотипу. Виникнення нових штамів відповідає періодичної хвилі, що розповсюджується в просторі генотипів. Виникнення нових піків поширення в процесі поширення хвиль збігається з появою нових штамів вірусів. Команда описала умови виникнення періодичних біжучих хвиль і їх динаміку, проаналізувавши стійкість просторово однорідних стаціонарних рішень.

Модель представлена ​​нелокальним рівняннямреакції-дифузії для щільності вірусу. Рівняння має два інтегральних члена, які відповідають нелокальним ефектів взаємодії вірусу з клітинами-господарями і імунними клітинами.

Нова модель якісна і може бути застосована до різнихвірусних інфекцій. Однак, щоб краще описати динаміку квазівидів вірусів, необхідно знати їх індивідуальні особливості, такі як характер їх мутацій, взаємодія з імунною системою і відповідь на противірусні препарати.

«Використовуючи нашу модель, можна розробитирізні методи запобігання поширенню вірусних інфекцій по тканинах організму і появи нових штамів, тобто поширення в просторі генотипів. Однак для того, щоб ці підходи мали практичну реалізацію, вони повинні бути в поєднанні з експериментальними і клінічними даними », - пояснює Віталій Вольперт.

Модель має ряд обмежень, оскільки заснованана декількох спрощення. А саме, вона не бере до уваги існування безлічі імунних клітин і цитокінів (невеликих інформативних пептидних молекул), які беруть участь в імунній відповіді, або складних процесах внутрішньоклітинної регуляції і реплікації вірусу. Однак ці обмеження допомагають вченим визначити деякі загальні еволюційні особливості квазівидів вірусів, які було б важко ідентифікувати в більш складної моделі. Робота команди вчених може бути використана як основа для подальших розслідувань.

Читати також

Льодовик «Судного дня» виявився небезпечніше, ніж думали вчені. розповідаємо головне

З'явилося відразу два докази позаземного життя. Одне на Венері, інше - невідомо де

З'ясувалося, що супутники Урана більше схожі на планети