Современный Портал о ВИЧ
Обратная Связь Карта Сайта Поиск по Сайту

Математики выяснили, сколько иммунных клеток нужно для защиты от ВИЧ

02.07.2019

Ученые из России и ряда зарубежных научных центров создали компьютерную модель, позволяющую предсказывать вероятность заражения ВИЧ по тому, как много "правильных" Т-клеток присутствует рядом с точкой проникновения вируса. Их выводы были опубликованы в журнале Frontiers In Immunology.

"Мы впервые смогли предсказать, как много Т-клеток, нацеленных на уничтожение ВИЧ, необходимо для того, чтобы остановить распространение вируса. Как и любая модель, наша методика не учитывает многих других факторов, но позволяет определить минимальные требования, которые должны учитываться при разработке вакцин от ВИЧ", — рассказывает Геннадий Бочаров из Института вычислительной математики РАН.

"Мы впервые смогли предсказать, как много Т-клеток, нацеленных на уничтожение ВИЧ, необходимо для того, чтобы остановить распространение вируса. Как и любая модель, наша методика не учитывает многих других факторов, но позволяет определить минимальные требования, которые должны учитываться при разработке вакцин от ВИЧ", — рассказывает Геннадий Бочаров из Института вычислительной математики РАН.

Через 3-4 года после заражения ВИЧ иммунная система человека часто начинает синтезировать так называемые антитела широкого профиля действия (bnAbs), способные нейтрализовать сразу несколько разновидностей вируса. Это мало в чем помогает организму, так как вирус к этому времени уже успеет глубоко проникнуть во все ткани тела и перейти в хроническую стадию, а иммунитет необратимо ослабевает.

Соответственно, как сейчас предполагают многие медики, эту проблему можно преодолеть, если "надрессировать" иммунные клетки производить подобные антитела намного раньше, чем наступит подобное истощение, и превентивно ввести их в организм, или "научить" уже существующие Т-клетки бороться с вирусом на первых стадиях заражения.

Бочаров и его коллеги задумались о том, от чего зависит успешное отражение подобных вирусных атак. Для ответа на этот вопрос ученые создали компьютерную модель лимфатического узла – главного и первого "бастиона" иммунной системы в борьбе с ВИЧ и другими патогенами.

Они представляют собой небольшие органы яйцеобразной формы, заполненные пористой соединительной тканью, а также большим числом различных иммунных телец, в том числе Т-лимфоцитов, распознающих инфекции, и В-лимфоцитов, своеобразные "фабрики антител".

Когда в организм проникает вирус, часть зараженных клеток или сами частицы патогенов попадают сюда вместе с лимфой. Если они не знакомы иммунитету, то Т-клетки попытаются выделить их важнейшие опознавательные знаки и начать производство антител. В том случае, если они уже раньше проникали в организм, лимфоциты могут немедленно опознать зараженные клетки и начать очистку тела от инфекции.

В подобном случае, скорость реакции организма будет зависеть от того, как быстро частицы ВИЧ или носители вируса окажутся внутри лимфатических узлов и как быстро они столкнутся с теми Т-клетками, которые уже знают о его существовании. Соответственно, число подобных лимфоцитов и характер их движения по этим органам будет напрямую влиять на то, как много времени пройдет между заражением и иммунным ответом.

Почему это важно? Дело в том, что клетки, куда ВИЧ уже успел проникнуть, начинают вырабатывать новые вирусные частицы далеко не сразу, а примерно через 18-24 часа. Соответственно, если иммунитет успеет локализовать и уничтожить зараженные клетки за это время, инфекция будет остановлена, а в противном случае начнется "гонка вооружений", в которой почти всегда побеждает вирус.

Бочаров и его команда вычислили минимальное число клеток, необходимое для решения этой задачи, а также раскрыли одно из главных препятствий для создания будущих вакцин от ВИЧ, используя детальную компьютерную модель лимфоузла.

Как отмечает пресс-служба Российского научного фонда, поддерживавшего работу российских исследователей, эта модель учитывала все физические особенности устройства этих органов и была построена на базе результатов реальных наблюдений за тем, как движутся Т-клетки в теле человека.

Первые же эксперименты с этой виртуальной копией лимфатического узла указали на то, что быстрое отражение вирусных атак потребует от организма или вакцин двух вещей. С одной стороны, примерно 5% клеток, обитающих в этих органах, должно "знать" о существовании ВИЧ и уметь бороться с ним. Это достаточно большой, но достижимый показатель.

С другой стороны, эффективность их работы, как обнаружили ученые, будет очень сильно зависеть от того, как будет реагировать соединительная ткань самих лимфоузлов на появление зараженных клеток внутри них. Если она будет разрастаться, как это происходит с данными органами при переходе вируса в хроническую стадию, то скорость движения Т-клеток может снизиться примерно наполовину.

В результате этого эффективность их работы заметно снизится, и лимфоциты будут подавлять инфекцию еще до того, как зараженные клетки успеют произвести первую партию новых частиц вируса, лишь в половине случаев. Это, как отмечают исследователи, следует учитывать всем разработчикам вакцин от ВИЧ и также других вирусов, а также создателям иммунотерапий от рака.

Источник

Интересно? Поделитесь статьей с другими:
Математики выяснили, сколько иммунных клеток нужно для защиты от ВИЧ
Ученые из России и ряда зарубежных научных центров создали компьютерную модель, позволяющую предсказывать вероятность заражения ВИЧ по тому, как много "правильных" Т-клеток присутствует рядом с точкой проникновения вируса. Ученые из России и ряда зарубежных научных центров создали компьютерную модель, позволяющую предсказывать вероятность заражения ВИЧ по тому, как много "правильных" Т-клеток присутствует рядом с точкой проникновения вируса.
Просмотров: 3115
В России задумали создать эмбрионы детей с сопротивляемостью ВИЧ
Российский ученый, доктор биологических наук Денис Ребриков заявил о планах провести эксперименты по созданию эмбрионов детей с отредактированными генами. Российский ученый, доктор биологических наук Денис Ребриков заявил о планах провести эксперименты по созданию эмбрионов детей с отредактированными генами.
Просмотров: 2377
Ученые из США создали лекарство, которое "идеально" подавляет ВИЧ
Молекулярные биологи из Йеля создали сверхэффективный препарат, который подавляет работу фермента, помогающему ВИЧ встраивать себя в ДНК клетки, и защитили при его помощи мышей от инфекции, говорится в статье, опубликованной в журнале PNAS. Молекулярные биологи из Йеля создали сверхэффективный препарат, который подавляет работу фермента, помогающему ВИЧ встраивать себя в ДНК клетки, и защитили при его помощи мышей от инфекции, говорится в статье, опубликованной в журнале PNAS.
Просмотров: 3029
Биологи нашли новый "бункер" ВИЧ в организме человека
Вирус иммунодефицита может прятаться не только в иммунных клетках крови, но и в так называемых макрофагах, что усложнит процедуру его "изгнания" из организма при лечении застарелой инфекции, заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале Nature Medicine. Вирус иммунодефицита может прятаться не только в иммунных клетках крови, но и в так называемых макрофагах, что усложнит процедуру его "изгнания" из организма при лечении застарелой инфекции, заявляют ученые в статье, опубликованной в журнале Nature Medicine.
Просмотров: 2476
Уже второго человека смогли вылечить от ВИЧ-инфекции. Скоро научатся лечить всех? (Увы, нет)
Пациент из Великобритании (он попросил не раскрывать своего имени) стал вторым в истории человеком, которому диагностировали ВИЧ-инфекцию, но потом в течение долгого времени не находили вируса в крови. Пациент из Великобритании (он попросил не раскрывать своего имени) стал вторым в истории человеком, которому диагностировали ВИЧ-инфекцию, но потом в течение долгого времени не находили вируса в крови.
Просмотров: 1409
Ученые "навсегда" подавили вирус иммунодефицита в организме обезьяны
Лекарство от язв толстой кишки навсегда подавило развитие вируса обезьяньего иммунодефицита, близкого родича ВИЧ, что сделало инфекцию относительно "беззубой" и позволило иммунной системе восстановить себя, заявляют биологи в статье, опубликованной в журнале Science. Лекарство от язв толстой кишки навсегда подавило развитие вируса обезьяньего иммунодефицита, близкого родича ВИЧ, что сделало инфекцию относительно "беззубой" и позволило иммунной системе восстановить себя, заявляют биологи в статье, опубликованной в журнале Science.
Просмотров: 2280
Антитела могут подавлять "спящий" ВИЧ в организме людей, заявляют ученые
Открытое в прошлом году антитело 3BNC117 успешно подавляло репликацию вируса иммунодефицита в организме людей, зараженных ВИЧ, и не позволяло вирусу "вернуться" на протяжении почти 10 недель после прекращения приема лекарств, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature. Открытое в прошлом году антитело 3BNC117 успешно подавляло репликацию вируса иммунодефицита в организме людей, зараженных ВИЧ, и не позволяло вирусу "вернуться" на протяжении почти 10 недель после прекращения приема лекарств, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
Просмотров: 2227
Вирусологи впервые успешно подавили ВИЧ в человеке при помощи антител
Международная группа вирусологов заявила о первом успешном подавлении вируса иммунодефицита в организме человека при помощи моноклональных антител 3BNC117, что открывает дорогу для создания лекарств на базе этого белка для профилактики ВИЧ и борьбы со СПИДом, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature. Международная группа вирусологов заявила о первом успешном подавлении вируса иммунодефицита в организме человека при помощи моноклональных антител 3BNC117, что открывает дорогу для создания лекарств на базе этого белка для профилактики ВИЧ и борьбы со СПИДом, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
Просмотров: 2353