Рекомендуем, 2019

Выбор редакции

Все, что вам нужно знать о разрыве селезенки
Что вызывает коричневые выделения до менструации?
Что нужно знать о передозировке инсулина?

ВИЧ: новая математическая модель может помочь предсказать штаммы для разработки вакцины

Основной проблемой в разработке вакцины против ВИЧ является тот факт, что вирус постоянно развивается, и очень трудно предсказать, в каком направлении он пойдет. Теперь новое исследование показывает, как могут помочь идеи из двух разнородных областей - прогнозирования цены акций и диффузии частиц в жидкости. Вдохновленные финансовой моделью, исследователи разрабатывают инструмент на основе диффузии, который точно предсказывает, как поверхностный белок ВИЧ эволюционировал в популяции пациентов в течение 30 лет.


Основная проблема, стоящая перед разработчиками вакцин против ВИЧ, заключается в том, что вирус постоянно развивается.

Исследование - работа команды из Медицинского колледжа Карвера в Университете Айовы в Айова-Сити и опубликовано в журнале PLOS Биология.

ВИЧ распространяется через обмен определенных жидкостей организма, таких как кровь, сперма и вагинальные выделения. Он также может распространяться через грудное молоко. Как только он попадает в организм, ВИЧ атакует иммунную систему, особенно на Т-клетки.

При отсутствии лечения ВИЧ продолжает разрушать Т-клетки, постепенно ослабляя способность организма защищаться от инфекций и болезней. В конечном счете, это прогрессирует к продвинутой стадии инфекции, известной как СПИД.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), ВИЧ заразил более 70 миллионов человек и унес жизни около 35 миллионов человек во всем мире.

С начала эпидемии СПИДа в 1980-х годах более 1,2 миллиона человек были диагностированы с этой болезнью в Соединенных Штатах.

В настоящее время не существует эффективного лекарства или вакцины против ВИЧ или СПИДа, но при надлежащей медицинской помощи в виде антиретровирусной терапии инфекцию можно контролировать.

Человек с диагнозом ВИЧ сегодня, который получает надлежащую медицинскую помощь до того, как заболевание зашло слишком далеко, может ожидать, что проживет почти столько же и продуктивную жизнь, как и человек, у которого нет вируса.

Эволюция вирусов бросает вызов разработке вакцин

Разрабатывая вакцину против ВИЧ, исследователи, в сущности, пытаются создать безопасный инструмент, который имитирует вирус, чтобы иммунная система пациента научилась распознавать и атаковать настоящую.

Однако, как объясняет Гиллель Хаим, старший автор нового исследования и доцент кафедры микробиологии: «ВИЧ является высокодинамичным вирусом. Он постоянно изменяется как у инфицированного человека, так и, как следствие, у большей популяции. "

Итак, добавляет он, проблема для разработчиков вакцин заключается в том, «как вы можете разработать вакцину, чтобы поразить движущуюся и постоянно меняющуюся цель?»

«Движущаяся мишень», которую исследователи проф. Хаим и ее коллеги исследовали в своем исследовании, представляет собой белок, который находится на поверхности ВИЧ, называемый гликопротеином оболочки (Env).

Быстрая мутация Env является основным камнем преткновения для попыток разработки вакцины против ВИЧ. Чтобы добиться прогресса, разработчики вакцин должны найти способ предвидеть и сопоставлять вирус с течением времени. Им нужно знать, какие варианты Env являются актуальными в популяции, а затем предсказать, как они изменятся.

В своем исследовании профессор Хаим и его коллеги использовали образцы крови, взятые у сотен пациентов, посещающих клинику по ВИЧ в Айова-Сити, которая открылась в 1980-х годах. Клиника собирала образцы более 30 лет.

Команда тщательно проанализировала сотни белков Env в образцах, уделяя особое внимание целостности специфических структур в белке. Профессор Хаим говорит, что эти изменения напомнили ему паттерны, возникающие при случайном распространении вирусов в жидкостях - то, что он изучал много лет назад.

Модель диффузии вдохновлена ​​идеей волатильности

Придерживаясь этой идеи о диффузии частиц, исследователи более внимательно изучили изменения структуры Env, чтобы понять, смогут ли они уловить какие-либо другие подсказки.

Они изучили свойства Envs у разных вирусов в одном и том же образце крови. Заметили, что, хотя некоторые изменились довольно сильно, другие остались в значительной степени похожими.

Они назвали это изменение свойств Env «изменчивостью», и дальнейшее исследование показало, что изменчивость каждого признака структуры Env была очень похожа среди образцов от разных пациентов.

Финансовые модели фондового рынка также используют концепцию диффузии и волатильности. Исследователи обнаружили, что характеристика волатильности свойства Env была похожа на небольшие колебания или волатильность цены, наблюдаемые в конкретной акции.

Вдохновленные идеей волатильности при моделировании цен на акции, исследователи разработали новую диффузионную модель и применили ее к образцам крови. Они отмечают, как эффективно описывается эволюция белков Env ВИЧ:

«Используя изменчивость, измеренную по нескольким выборкам пациентов 1980-х годов, мы точно прогнозируем свойства вирусов, которые развивались в популяции в течение 30 лет».

Исследователи предполагают, что это означает, что простое тестирование нескольких пациентов с ВИЧ потенциально может дать достаточно информации, чтобы достаточно хорошо предсказать изменения вируса, чтобы вакцины соответствовали определенным штаммам ВИЧ в определенных группах населения.

На случай, если люди задаются вопросом, как непредсказуемость финансовых рынков может повлиять на такое исследование, профессор Хаймс заключает:

«К счастью, относительно моделей финансового рынка, которые вдохновили эту работу, наши прогнозы изменений в ВИЧ удивительно точны из-за очень консервативного характера случайности в этом вирусе».

Узнайте, как инструмент «отпечатков пальцев» на ВИЧ может значительно помочь в разработке вакцин.

Популярные категории

Top