我們的研究使用數(shù)學(xué)建模來深入了解抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療對HIV潛伏感染的影響，并強(qiáng)調(diào)藥物的藥效學(xué)以及藥物選擇在治療方案中的使用可能是成功的決定性因素治療。

　　目前全球有3700萬人生活在人類免疫缺陷病毒(HIV)中，該病毒導(dǎo)致約110萬人因艾滋病相關(guān)的疾病而死亡。

　　病毒通過將自身插入CD4+記憶t細(xì)胞的遺傳密碼中進(jìn)行復(fù)制，人體免疫細(xì)胞對人體免疫反應(yīng)至關(guān)重要。盡管抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法(ART)可以干擾這種復(fù)制過程，但徹底消除這種病毒是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，因?yàn)榘滩《驹隗w內(nèi)潛伏著潛在的病毒性宿主，可以幫助重新建立感染。病毒性宿主存在于靜止的CD4+記憶t細(xì)胞內(nèi)，這些t細(xì)胞在延長的時(shí)間內(nèi)維持復(fù)制能力的HIV病毒，即使在免疫監(jiān)視或抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療的情況下也能保持病毒的持久性。

　　正如圣地亞哥州立大學(xué)的數(shù)學(xué)教授NaveenVaidya解釋的那樣，“目前還沒有治愈HIV的方法，這大概是由于現(xiàn)有的受感染的細(xì)胞不能被有效的抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法摧毀。”因此，目前HIV研究的主要焦點(diǎn)是清除HIV病毒庫，作為這一努力的一部分，早期在感染中開始抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療以避免被感染的細(xì)胞的形成被認(rèn)為是成功治愈艾滋病的潛在手段。

　　雖然早期治療感染已被證明可以限制甚至可能在接觸前和暴露后預(yù)防性治療的情況下根除病毒，但一些研究已經(jīng)表明它們對病毒反彈的影響有不同的結(jié)果。此外，尚不清楚決定早期治療成功與否的因素，對人類感染后潛伏宿主的準(zhǔn)確時(shí)機(jī)尚不清楚。這就需要制定有效的策略來控制被感染的細(xì)胞。藥物的藥效學(xué)特性及其對治療成功的影響迄今幾乎沒有引起注意。

　　Vaidya和佛羅里達(dá)大學(xué)數(shù)學(xué)教授LibinRong在本周發(fā)表的《SIAM應(yīng)用數(shù)學(xué)雜志》上發(fā)表了一篇論文，提出了一個(gè)數(shù)學(xué)模型，研究藥物參數(shù)和劑量計(jì)劃對HIV病毒庫和病毒載量動(dòng)態(tài)的影響。

　　“我們的研究使用數(shù)學(xué)建模來深入了解抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療對HIV潛伏感染的影響，并強(qiáng)調(diào)藥物的藥效學(xué)以及藥物選擇在治療方案中的使用可能是成功的決定性因素治療“，Vaidya說。

　　雖然以前的數(shù)學(xué)模型有助于分析潛伏感染的細(xì)胞動(dòng)力學(xué)，研究開發(fā)抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療和造成潛在的成藏動(dòng)力學(xué)藥效不足。

　　Vaidya說：“我們已經(jīng)開發(fā)了感染閾值理論，幫助確定藥物相關(guān)參數(shù)的價(jià)值，以避免潛伏感染。我們對藥效學(xué)詳細(xì)分析的結(jié)果可以大大有助于研究用于控制HIV潛伏感染和可能的艾滋病毒治療的藥物相關(guān)參數(shù)。”

　　他們的模型專門關(guān)注抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療早期治療對控制潛伏感染細(xì)胞的影響。使用實(shí)際的定期藥物攝取情景來獲得周期性模型系統(tǒng)，作者通過微分方程來描述感染動(dòng)力學(xué)的局部以及全局屬性。該模型考慮了未感染的靶細(xì)胞，生產(chǎn)性感染的細(xì)胞，潛在感染的細(xì)胞和游離病毒濃度作為相互排斥的隔室。

　　目前可用的抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法通過降低感染率或病毒產(chǎn)生率來證明抗病毒活性?；诮?jīng)典的劑量反應(yīng)關(guān)系，作者在抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療期間制定了殘留病毒感染性和殘留病毒生產(chǎn)。

　　顯示特定藥物參數(shù)的變化可產(chǎn)生無感染的穩(wěn)態(tài)或持續(xù)感染?；谠撃Ｐ蛯?dǎo)出的病毒入侵閾值被認(rèn)為可以控制無感染的穩(wěn)態(tài)和病毒持久性的全局穩(wěn)定性。

　　Vaidya指出：“藥效學(xué)參數(shù)和給藥方案對艾滋病毒患者的感染動(dòng)態(tài)結(jié)局有重要的影響，這種效應(yīng)在早期和預(yù)防性治療中尤其明顯。”，作者表明，入侵閾值高度依賴于一些藥效學(xué)參數(shù)。Vaidya繼續(xù)說，“這些參數(shù)可以決定潛伏感染是否建立；一般來說，含有劑量-反應(yīng)曲線斜率較大的藥物的治療方案，最大劑量與50％抑制濃度的比例越高，半衰期和較小的給藥間隔，有潛力預(yù)防或推遲病毒感染的建立，因此，藥物的選擇是通過早期治療成功治愈的關(guān)鍵。”

　　Vaidya的結(jié)果表明，使用具有良好藥效學(xué)特征的藥物進(jìn)行預(yù)防或非常早期的治療可能會阻止或推遲病毒感染的建立。只有適當(dāng)間隔給予適當(dāng)藥效的藥物才能成功地對抗感染。“然而，一旦潛伏感染建立，藥效學(xué)參數(shù)對潛伏性病毒和病毒動(dòng)力學(xué)的影響較小，”Vaidya說。“這是因?yàn)橥ㄟ^潛伏感染細(xì)胞或其他機(jī)制的止血可以維持潛伏性儲層，而不是持續(xù)的殘留病毒復(fù)制。

　　努力最大限度地發(fā)揮艾滋病毒治療的影響和執(zhí)行不同的治療方案對于減輕疾病對公共衛(wèi)生的負(fù)擔(dān)至關(guān)重要。數(shù)學(xué)建模提供了評估藥物藥效學(xué)及其對HIV動(dòng)力學(xué)的抗病毒作用的理論框架。

　　Vaidya解釋說：“數(shù)學(xué)模型可用于分析和模擬大量的處理場景，這通常是不可能的和/或非常難以研究的體內(nèi)和/或體外實(shí)驗(yàn)設(shè)置。“這些模型的結(jié)果還可以為進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)提供新的主題，例如，我們在這項(xiàng)研究中的建模結(jié)果表明，具有較大斜率的藥物-反應(yīng)曲線的藥物，如蛋白酶抑制劑，在控制潛伏期更有效感染，因此治療方案中的這些藥物需要納入進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。“

　　雖然這些理論結(jié)果為開發(fā)治療方案提供了有用的想法，但是需要這些體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)研究才能正確設(shè)計(jì)成功控制潛伏感染的治療方案。Vaidya說：“我們的團(tuán)隊(duì)和合作者將繼續(xù)開發(fā)數(shù)學(xué)模型，研究藥效學(xué)對艾滋病毒潛伏感染的影響，包括出現(xiàn)耐藥性的模型。“此外，我們未來的模擬研究將包括藥物藥效學(xué)對艾滋病毒患者治療藥物濫用藥物治療結(jié)果的影響，并確定成功減少潛在感染的最佳控制方案。