Zalecane, 2019

Wybór Redakcji

Słuchanie „dudnienia” jelita może pomóc w zdiagnozowaniu IBS
Zakrzepica żył głębokich i zatorowość płucna
Co należy wiedzieć o podwójnym zapaleniu płuc

HIV: Nowy model matematyczny może pomóc w przewidywaniu szczepów do opracowania szczepionki

Głównym wyzwaniem w opracowaniu szczepionki przeciw HIV jest fakt, że wirus nieustannie ewoluuje i bardzo trudno jest przewidzieć, w jakim kierunku pójdzie. Nowe badanie pokazuje, jak mogą pomóc pomysły z dwóch różnych dziedzin - przewidywanie cen akcji i dyfuzja cząstek w cieczach. Zainspirowani modelem finansowym naukowcy opracowali narzędzie oparte na dyfuzji, które dokładnie przewidziało, w jaki sposób białko powierzchniowe HIV ewoluowało w populacji pacjentów w ciągu 30 lat.


Głównym wyzwaniem dla twórców szczepionek przeciwko HIV jest fakt, że wirus stale się rozwija.

Badania są dziełem zespołu z Carver College of Medicine na University of Iowa w Iowa City i są publikowane w czasopiśmie PLOS Biologia.

HIV rozprzestrzenia się poprzez wymianę niektórych płynów ustrojowych, takich jak krew, nasienie i wydzielina z pochwy. Może również rozprzestrzeniać się przez mleko matki. Po wejściu do organizmu HIV atakuje układ odpornościowy, w szczególności celując w komórki T.

Nieleczony wirus HIV niszczy limfocyty T, stopniowo osłabiając zdolność organizmu do obrony przed infekcjami i chorobami. W końcu przechodzi do zaawansowanego stadium zakażenia znanego jako AIDS.

Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO), HIV zaraził ponad 70 milionów ludzi i pochłonął życie około 35 milionów ludzi na całym świecie.

Od początku epidemii AIDS w latach osiemdziesiątych zdiagnozowano u niej ponad 1,2 miliona osób w Stanach Zjednoczonych.

Obecnie nie ma skutecznego leku lub szczepionki na HIV lub AIDS, ale przy odpowiedniej opiece medycznej w postaci terapii antyretrowirusowej zakażenie można kontrolować.

Osoba, u której zdiagnozowano dziś HIV, która otrzymuje odpowiednią opiekę medyczną przed zaostrzeniem choroby, może oczekiwać, że będzie żyć prawie tak długo i produkować życie, jak osoba, która nie ma wirusa.

Ewolucja wirusa stanowi wyzwanie dla rozwoju szczepionki

Opracowując szczepionkę przeciw HIV, naukowcy zasadniczo próbują stworzyć bezpieczne narzędzie, które naśladuje wirusa, dzięki czemu układ odpornościowy pacjenta uczy się rozpoznawać i atakować prawdziwego wirusa.

Jednakże, jak wyjaśnia Hillel Haim, starszy autor nowego badania i asystent mikrobiologii: „HIV jest wysoce dynamicznym wirusem. Stale się zmienia, zarówno u zarażonego osobnika, jak iw konsekwencji w większej populacji. „

Dodaje, że wyzwaniem dla twórców szczepionek jest „jak zaprojektować szczepionkę, aby trafić w ruchliwy i ciągle zmieniający się cel?”

„Ruchomy cel”, który prof. Haim i jego koledzy badali w swoim badaniu, to białko, które znajduje się na powierzchni wirusa HIV, nazywane glikoproteiną otoczki (Env).

Szybka mutacja Env jest główną przeszkodą dla prób opracowania szczepionki przeciw HIV. Aby poczynić postępy, twórcy szczepionek muszą znaleźć sposób na przewidywanie i dopasowanie wirusa w czasie. Muszą wiedzieć, które warianty Env są aktualne w populacji, a następnie przewidzieć, jak się zmienią.

Do swoich badań prof. Haim i współpracownicy wykorzystali próbki krwi pobrane od setek pacjentów uczęszczających do kliniki HIV w Iowa City, która została otwarta w latach 80-tych. Klinika pobiera próbki od ponad 30 lat.

Zespół dokładnie przeanalizował setki białek Env w próbkach, koncentrując się w szczególności na integralności specyficznych struktur w białku. Profesor Haim mówi, że zmiany przypomniały mu o wzorcach, które pojawiają się, gdy wirusy losowo rozprzestrzeniają się przez ciecze - coś, co studiował wiele lat wcześniej.

Model dyfuzyjny inspirowany ideą zmienności

Trzymając się tej idei dyfuzji cząstek, badacze przyjrzeli się bliżej zmianom struktury Env, aby sprawdzić, czy mogą zebrać inne wskazówki.

Przyjrzeli się właściwościom Envs w różnych wirusach w tej samej próbce krwi. Zauważyli, że choć niektóre zmieniły się całkiem sporo, inne pozostały w dużej mierze podobne.

Nazwali tę zmienność „zmiennością” właściwości Env, a dalsze badanie wykazało, że zmienność każdej cechy struktury Env była bardzo podobna w przypadku próbek od różnych pacjentów.

Modele finansowe giełdy wykorzystują również koncepcję dyfuzji i zmienności. Naukowcy odkryli, że zmienność charakterystyczna dla nieruchomości Env była podobna do niewielkich wahań lub zmienności cen obserwowanych w danym magazynie.

Zainspirowani ideą zmienności cen modeli, naukowcy opracowali nowy model oparty na dyfuzji i zastosowali go do próbek krwi. Zauważają, jak skutecznie opisał ewolucję białek HIV Env:

„Używając zmienności mierzonej z kilku próbek pacjentów z lat 80., dokładnie przewidujemy właściwości wirusów, które ewoluowały w populacji w ciągu 30 lat”.

Naukowcy sugerują, że oznacza to, że samo przetestowanie kilku pacjentów z HIV może potencjalnie dać wystarczająco dużo informacji, aby przewidzieć zmiany wirusa na tyle dobrze, aby umożliwić szczepionkom dopasowanie się do konkretnych szczepów HIV w poszczególnych populacjach.

Na wypadek gdyby ludzie zastanawiali się, jak nieprzewidywalność rynków finansowych może dostarczyć takich badań, prof. Haims podsumowuje:

„Na szczęście, w porównaniu z modelami rynku finansowego, które zainspirowały tę pracę, nasze prognozy zmian w HIV są niezwykle dokładne, ze względu na wysoce konserwatywny charakter przypadkowości tego wirusa”.

Dowiedz się, w jaki sposób narzędzie „odcisk palca” HIV może w znacznym stopniu pomóc w opracowaniu szczepionki.

Popularne Kategorie

Top