免疫效应对HIV感染进程影响的病毒动力学研究

Immune effects play an important role in the process of HIV infection, and different mechanisms of immune effects play different roles. This project will construct HIV dynamics model with immune saturation effect, with CTL lysis and nonlytic immune response model, with immune delay, respectively, then study the global behavior of the model by dynamic system theory and numerical simulation method, and explore the threshold condition of persistence and the ultimate elimination. Through the study of model dynamics, we find and reveal the effect and influence of different immune mechanisms on HIV infection process, quantitatively understand the different immune effects in HIV infection from a holistic and dynamic point of view, expand our understanding of HIV infection and its immune response, so as to explain the infection mechanism of HIV dynamics, characterize the characteristics of HIV dynamics, and compare whether there is immune saturation or not. The influence of the effect on the model and how to retain and restore the immune mechanism in order to eliminate the virus are discussed. The simulation is carried out based on the actual data, which provides a theoretical basis and guidance for the development of new drugs and the formulation of the optimal treatment plan.

免疫效应在HIV感染进程中发挥着重要作用，并且不同的免疫效应机制对HIV感染进程的作用不同。本项目将根据HIV感染的免疫机制，分别建立基于免疫饱和效应的HIV动力学模型，CTL溶细胞和非溶(nonlytic)细胞效应模型，免疫饱和效应下的免疫时滞模型，利用动力系统理论和数值模拟方法研究模型的全局性态，并探索确定艾滋病病毒最终消除和永久持续生存的阈值条件。通过对模型动力学的研究，发现和揭示不同免疫效应机制对HIV感染进程的作用和影响，从整体和动态的角度定量认识HIV感染中的不同免疫效应，拓展我们对HIV感染及其免疫应答的理解，从而来解释HIV动力学的感染机制，刻画HIV动力学的感染特点；对比有无免疫饱和效应对模型的影响，并探讨如何保留和重新恢复免疫机制才能清除病毒，并结合实际数据，进行仿真模拟，从而为研发新药和制定最优的治疗方案提供了一定的理论基础和指导作用。

HIV感染导致的艾滋病是当今全球面临的严重公共卫生问题之一。根据病毒感染后机体的免疫效应机制分析，项目首先构建了一个具CTL自我增殖项的病毒动力学模型，研究发现CTL的自我增殖能产生一个无感染但免疫激活平衡点，并证明得到了其全局渐近稳定的条件，这意味着即使病毒被消灭，免疫效应仍然存在，这一研究结果更加符合HIV感染进程中的临床实际。进一步研究分析了CTL免疫饱和效应耦合自我增殖对宿主体内HIV动力学性态的影响，结果发现忽略免疫饱和作用会高估CTL免疫效应。其次，探讨了CTL非溶(nonlytic)细胞免疫在HIV感染过程中的作用，研究表明虽然非溶细胞免疫效应能增加未感染细胞的浓度，但也会导致CTL免疫反应的耗竭。这些研究结果为理解CTL免疫效应在HIV感染进程中的作用提供新思路，值得临床实践关注。最后，由于宿主体内HIV复制的多变性、基因调控网络的复杂性和病毒感染的多样性，我们还拓展研究了基因调控模型、随机基因调控模型，具有周期参数和媒体覆盖率的随机传染病模型及基于Gompertz增长的随机模型，研究过程中所积累的研究方法和思路为后续研究奠定了基础。