Газета.Ru в Telegram
Новые комментарии +

Математики рассчитали, сколько иммунных клеток останавливают развитие ВИЧ

Созданная российскими исследователями в сотрудничестве с коллегами из Испании и Швеции математическая модель предсказывает по данным о подвижности иммунных Т-клеток, сколько их должно быть в лимфоузле, чтобы блокировать распространение ВИЧ. В будущем с помощью подобных моделей можно будет проводить компьютерные эксперименты по разработке вакцин и лекарств от инфекционных болезней. Работа опубликована в Frontiers In Immunology. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.

«С помощью нашей модели мы впервые смогли предсказать, сколько должно быть нацеленных на уничтожение ВИЧ Т-клеток, чтобы с учетом их реальной подвижности они могли остановить распространение вируса. Как и любая модель, наша не учитывает многих других факторов, но позволяет определить минимальное требование, которое должно учитываться при разработке вакцин против ВИЧ», — подчеркнул ведущий научный сотрудник Института вычислительной математики имени Г. И. Марчука РАН, руководитель проекта Геннадий Бочаров.

Для расчетов была выбрана область в так называемой паракортикальной зоне лимфоузла, где сконцентрировано особенно много T-клеток. Модель основана на базовых физических принципах. Каждый из рассматриваемых в ней более чем 12 тысяч Т-лимфоцитов движется под влиянием приложенных к нему сил согласно второму закону Ньютона: произведение ускорения на массу тела равно сумме действующих на него сил. Математики рассчитали параметры этих сил по реальным экспериментальным данным из опубликованных иммунологических исследований. Движение каждого Т-лимфоцита в модели зависит как от его активной внутренней подвижности, так и от взаимодействий с другими клетками, а также от силы трения в вязкой среде лимфоузла.

Ученые применили модель, чтобы выяснить, как подвижность лимфоцитов влияет на их способность находить и уничтожать зараженные ВИЧ клетки. Исследования экспериментальных вакцин показывают, что эффективность иммунного ответа на вирус зависит от количества «настроенных» на борьбу с ним, то есть эффекторных антиген-специфических к ВИЧ, CD8+ Т-лимфоцитов в лимфоузлах. Но сколько именно их должно быть, чтобы все зараженные клетки были обнаружены, экспериментально определить не удавалось.

Математическая модель позволила воспроизвести распространение заражения in silico, то есть в компьютерном эксперименте. До того как зараженные ВИЧ клетки выпускают вирусные частицы, проходит от 18 до 24 часов. Выяснилось, что если 5% от всех CD8+ Т-лимфоцитов в лимфоузле — эффекторные, антиген-специфические к ВИЧ, и их подвижность в норме, то зараженные клетки будут обнаружены меньше чем за 18 часов. Однако вирусная инфекция снижает подвижность лимфоцитов за счет разрастания соединительной ткани в лимфоузлах. И если она снижена наполовину, то с вероятностью более 50% CD8+ Т-лимфоциты не успеют остановить распространение вируса. Это означает, что будущие вакцины против ВИЧ должны формировать более чем 5% антиген-специфических к вирусу CD8+ Т-лимфоцитов и обеспечивать их нормальную подвижность.

«В дальнейшем нашу модель можно адаптировать для исследования других инфекционных заболеваний. Механизм миграции клеток под влиянием сил, которые обеспечивают их автономное движение, и межклеточных взаимодействий достаточно универсален, — подчеркнул Геннадий Бочаров. — Но для каждой конкретной инфекции некоторые параметры модели нужно будет уточнять по соответствующим экспериментальным и клиническим данным. Кроме инфекционных заболеваний, модель может быть полезна и в изучении злокачественных опухолей».

Новости и материалы
Россиянам дали советы, как правильно загорать летом
Бойцы группировки войск «Восток» за сутки уничтожили до 125 солдат ВСУ
Российские военные могут получить миллионы рублей за важный трофей из зоны СВО
ВС РФ заняли больше территорий, чем ВСУ при контрнаступлении
Синоптики назвали регионы РФ, где на выходных ожидаются заморозки
Зеленский заявил, что ограничения Запада дают преимущество России в конфликте
Бросившего гранату в мобилизованных сержанта признали виновным
В Петербурге продолжаются работы после взрыва в военной академии
Собравшиеся в центре Бишкека согласились разойтись
Профориентолог дала советы, как выбрать свою профессию
В Белом доме выразили беспокойство из-за развития отношений России и Китая
В Воронежской области объявили угрозу атаки БПЛА
Пересадка органов может изменить личность человека, узнали ученые
КНДР провела испытания новой тактической баллистической ракеты
США провели ядерное испытание на полигоне в Неваде
Спортдиректора «Спартака» похвалили за качественную работу
Ученые выяснили, что воспаление мозга необходимо для работы памяти
Смена министра обороны РФ стала самым обсуждаемым инфоповодом по итогам назначений Путина
Все новости