Математики РУДН создали модель движения иммунных клеток
Антитела к ВИЧ-инфекции появляются в организме примерно через месяц после заражения. До этого момента вирус иммунодефицита может циркулировать в организме и беспрепятственно размножаться. Вакцина должна запускать иммунные реакции на ранней стадии заражения, когда еще можно уничтожить вирус или эффективно сдерживать его размножение. Чтобы эффективно бороться с вирусами, Т-лимфоцитам необходимо найти инфицированные клетки в течение 18 часов после заражения, то есть до момента, когда вирусные частицы начнут высвобождаться из зараженных клеток и распространяться дальше. Для создания вакцины необходимо знать, как двигаются Т-лимфоциты и как они находят зараженные вирусами клетки. Для решения этой задачи Виталий Вольперт, заведующий Междисциплинарным научным центром «Математическое моделирование в биомедицине» РУДН, и его коллеги создали компьютерную модель движения иммунных клеток. В работе принимали участие исследователи из Института вычислительной математики имени Г.И. Марчука РАН, Московского физико-технического института, Института проблем машиноведения РАН, Уппсальского университета (Швеция) и Университета Помпеу Фабра (Испания).
Иммунологи знают, что Т-лимфоциты двигаются в межклеточном пространстве не хаотично, а в поиске клеток-мишеней, то есть раковых клеток или клеток, инфицированных вирусом. Чтобы понять, как они это делают, математики РУДН создали компьютерную модель движения Т-лимфоцитов.
Обычно при моделировании клеточных процессов учитывают условия, в которых находятся клетки в организме, и физические законы, которым они подчиняются. Математики РУДН в своей модели учитывали помимо прочего еще и реальные данные из экспериментов о подвижности Т-клеток. Кроме того, в модели учли особенности взаимодействия Т-клеток с другими клетками иммунной системы: дендритными клетками DC, активирующими иммунный ответ, клетками-хелперами CD4 и клетками-эффекторами CD8, разрушающими зараженную клетку. Чтобы понять, как можно увеличить эффективность иммунного ответа, математики РУДН меняли параметры модели, подстраивая частоту разных типов иммунных клеток — то есть долю каждого типа в популяции, например, долю цитотоксических Т-лимфоцитов, которые «специализируются» на поиск клеток, зараженных ВИЧ.
Математическое моделирование показало, что 5% — достаточная частота антиген-специфических к ВИЧ цитотоксических T-клеток для своевременного выявления инфицированных клеток в течение 18 часов после заражения, то есть до начала высвобождения частиц вируса иммунодефицита из инфицированных клеток. Если в модели увеличить частотуцитотоксических Т-лимфоцитов с 0,04% до 5%, это поднимает вероятность обнаружения ВИЧ-инфицированных клеток в течение 24 часов с 7-34% до 84-100%.
Полученные результаты помогут, в частности, в создании вакцин от ВИЧ, средств от аутоиммунных заболеваний, и других расстройств, связанных с дисфункциями иммунной системы. Созданная математиками РУДН модель помогает предсказать результативность иммунного ответа, определить, какие характеристики поведения иммунных клеток помогают им быстрее справиться с болезнью, и определить условия, при которых организм сможет справиться с инфекцией до начала интенсивного размножения вируса.
Статья в Frontiers in Immunology.
Аспирант кафедры технологий строительства и конструкционных материалов инженерной академии РУДН Серафим Загородний вошёл в число победителей конкурса «УМНИК-2026» (очередь 1), организованного Фондом содействия инновациям. По итогам отбора его проект получил грант в размере 500 тысяч рублей сроком на 12 месяцев. Всего на конкурс было подано более 3 тысяч заявок по 6 направлениям, из которых к финансированию рекомендованы 500 проектов на общую сумму 250 миллионов рублей.
Институт инновационных инженерных технологий (ИИИТ) РУДН объединяет лазерные технологии, материаловедение, медицину, геофизику, гироскопию и искусственный интеллект. Здесь создают биосовместимые покрытия для коронарных стентов, восстанавливают детали авиадвигателей, разрабатывают волновые твердотельные гироскопы и строят гоночные болиды для участия в международных соревнованиях «Формула Студент». О том, как устроен институт, какие разработки уже внедрены в промышленность и какие задачи предстоит решить, мы поговорили с заместителем директора института Рамзи Абу-Ниджимом.
Продолжаем рассказывать о возможностях для студентов, которые хотят проявить себя как исследователи. Конкурс «Совместный старт» проводится ежегодно в весеннем семестре и ориентирован на поддержку молодёжных объединений. Его цель — помочь студенческим коллективам разработать инновационные и представительские проекты на основе проводимых в РУДН исследований, с перспективой участия в сторонних конкурсах, грантовых программах и научно-технических мероприятиях.