В РУДН впервые построили модель пространственного распространения ВИЧ и других вирусов в организме
Для борьбы с ВИЧ необходимо детальное представление механизма распространения инфекции в организме. Несмотря на то, что создано много моделей, описывающих взаимодействие ВИЧ с клеткой, в каждой из них есть неточности, которые влияют на полное понимание развития инфекции. Математики и медики из РУДН создали новую модель, которая в отличие от предыдущих, учитывает важный аспект взаимодействия клетки и вируса – пространственное распространение. Она расширяет ранее полученные модели и представляет собой систему дифференциальных уравнений, которые описывают эволюцию вирусной популяции и клеток иммунной системы в пространстве и времени. Более того, модель применима и для описания других вирусных заболеваний.
При попадании в организм носителя вирусная инфекция вызывает иммунный ответ для её уничтожения. Однако существуют вирусы, с которыми защитная система не может справиться. К ним относится вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). В качестве клетки-хозяина ВИЧ выбирает Т-лимфоциты, которые в здоровом организме могут либо уничтожить зараженную клетку, либо активизировать другие клетки, которые могут с ней справиться. ВИЧ убивает Т-лимфоциты, и постепенно их число снижается настолько, что иммунная система человека не может справиться с возбудителями инфекций. Это приводит к последней стадии ВИЧ-инфекции – синдрому приобретенного иммунного дефицита (СПИД).
Исследователи выделили 3 возможных исхода развития инфекции: излечимая, слабая хроническая или сильная хроническая инфекции. В первом случае она может быть полностью уничтожена, во втором – инфекция сохраняется в организме вместе с хроническим иммунным ответом. В последнем варианте иммунные клетки истощаются, что приводит к высокой вирусной нагрузке организма. Авторы провели подробный анализ каждого результата и обнаружили взаимосвязь распространения вирусной инфекции и взаимодействия вируса с клеткой.
«С точки зрения математического моделирования распространение инфекции по клеточной культуре или по ткани описывается решениями типа бегущей волны реакционно-диффузионных уравнений. Мы исследовали этот вопрос с учетом взаимодействия вирусной инфекции с иммунными клетками. Такого рода взаимодействие происходит, когда вирусы могут заражать клетки иммунного ответа (лимфоциты) и размножаться в них. Наиболее известный пример такого вируса – это ВИЧ. Но это относится и к другим вирусам, таким как герпес, миксовирус, корь», – прокомментировал результаты Виталий Вольперт, автор статьи, руководитель лаборатории математического моделирования в биомедицине РУДН.
Опубликованы результаты международных предметных рейтингов ARWU (Shanghai Ranking’s Global Ranking of Academic Subjects) по 55 предметным направлениям. РУДН занял места в трёх из них: «Сельское хозяйство», «Математика» и «Науки об окружающей среде».
Один из проектов акселератора RUDN.VC — чат-бот для больных сахарным диабетом
Молодой учёный РУДН — это не просто исследователь, а мост между культурами и дисциплинами. Его сила — в «гибридном» мышлении: он соединяет традиции российской академической школы с глобальным взглядом, работает в международных коллаборациях и видит науку как инструмент решения конкретных проблем человечества — от продовольственной безопасности до межконфессионального диалога. Его исследования рождаются на стыке факультетов, а результаты говорят на языке статей уровней Q1 и Q2 и реальных технологий.