我們的研究使用數學(xué)建模來(lái)深入了解抗逆轉錄病毒治療對HIV潛伏感染的影響，并強調藥物的藥效學(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(wàn)人生活在人類(lèi)免疫缺陷病毒(HIV)中，該病毒導致約110萬(wàn)人因艾滋病相關(guān)的疾病而死亡。

　　病毒通過(guò)將自身插入CD4+記憶t細胞的遺傳密碼中進(jìn)行復制，人體免疫細胞對人體免疫反應至關(guān)重要。盡管抗逆轉錄病毒療法(ART)可以干擾這種復制過(guò)程，但徹底消除這種病毒是一項挑戰，因為艾滋病毒在體內潛伏著(zhù)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細胞內，這些t細胞在延長(cháng)的時(shí)間內維持復制能力的HIV病毒，即使在免疫監視或抗逆轉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)的數學(xué)教授NaveenVaidya解釋的那樣，“目前還沒(méi)有治愈HIV的方法，這大概是由于現有的受感染的細胞不能被有效的抗逆轉錄病毒療法摧毀。”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(kāi)始抗逆轉錄病毒治療以避免被感染的細胞的形成被認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果。此外，尚不清楚決定早期治療成功與否的因素，對人類(lèi)感染后潛伏宿主的準確時(shí)機尚不清楚。這就需要制定有效的策略來(lái)控制被感染的細胞。藥物的藥效學(xué)特性及其對治療成功的影響迄今幾乎沒(méi)有引起注意。

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

　　“我們的研究使用數學(xué)建模來(lái)深入了解抗逆轉錄病毒治療對HIV潛伏感染的影響，并強調藥物的藥效學(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(shuō)。

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

　　Vaidya說(shuō)：“我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)了感染閾值理論，幫助確定藥物相關(guān)參數的價(jià)值，以避免潛伏感染。我們對藥效學(xué)詳細分析的結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。”

　　他們的模型專(zhuān)門(mén)關(guān)注抗逆轉錄病毒治療早期治療對控制潛伏感染細胞的影響。使用實(shí)際的定期藥物攝取情景來(lái)獲得周期性模型系統，作者通過(guò)微分方程來(lái)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胞，生產(chǎn)性感染的細胞，潛在感染的細胞和游離病毒濃度作為相互排斥的隔室。

　　目前可用的抗逆轉錄病毒療法通過(guò)降低感染率或病毒產(chǎn)生率來(lái)證明抗病毒活性。基于經(jīng)典的劑量反應關(guān)系，作者在抗逆轉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)。

　　顯示特定藥物參數的變化可產(chǎn)生無(wú)感染的穩態(tài)或持續感染。基于該模型導出的病毒入侵閾值被認為可以控制無(wú)感染的穩態(tài)和病毒持久性的全局穩定性。

　　Vaidya指出：“藥效學(xué)參數和給藥方案對艾滋病毒患者的感染動(dòng)態(tài)結局有重要的影響，這種效應在早期和預防性治療中尤其明顯。”，作者表明，入侵閾值高度依賴(lài)于一些藥效學(xué)參數。Vaidya繼續說(shuō)，“這些參數可以決定潛伏感染是否建立；一般來(lái)說(shuō)，含有劑量-反應曲線(xiàn)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，有潛力預防或推遲病毒感染的建立，因此，藥物的選擇是通過(guò)早期治療成功治愈的關(guān)鍵。”

　　Vaidya的結果表明，使用具有良好藥效學(xué)特征的藥物進(jìn)行預防或非常早期的治療可能會(huì )阻止或推遲病毒感染的建立。只有適當間隔給予適當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)參數對潛伏性病毒和病毒動(dòng)力學(xué)的影響較小，”Vaidya說(shuō)。“這是因為通過(guò)潛伏感染細胞或其他機制的止血可以維持潛伏性?xún)樱皇浅掷m的殘留病毒復制。

　　努力最大限度地發(fā)揮艾滋病毒治療的影響和執行不同的治療方案對于減輕疾病對公共衛生的負擔至關(guān)重要。數學(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(shuō)：“數學(xué)模型可用于分析和模擬大量的處理場(chǎng)景，這通常是不可能的和/或非常難以研究的體內和/或體外實(shí)驗設置。“這些模型的結果還可以為進(jìn)一步的實(shí)驗提供新的主題，例如，我們在這項研究中的建模結果表明，具有較大斜率的藥物-反應曲線(xiàn)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)驗研究。“

　　雖然這些理論結果為開(kāi)發(fā)治療方案提供了有用的想法，但是需要這些體內和體外實(shí)驗研究才能正確設計成功控制潛伏感染的治療方案。Vaidya說(shuō)：“我們的團隊和合作者將繼續開(kāi)發(fā)數學(xué)模型，研究藥效學(xué)對艾滋病毒潛伏感染的影響，包括出現耐藥性的模型。“此外，我們未來(lái)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果的影響，并確定成功減少潛在感染的最佳控制方案。