Matemáticos de RUDN university han creado un modelo del movimiento de las células inmunes

Matemáticos de RUDN university han creado un modelo del movimiento de las células inmunes

Matemáticos de la RUDN han desarrollado un modelo computacional que permite predecir la movilidad de los linfocitos T, las células inmunes que reconocen y destruyen los virus. El modelo ayudará, en particular, en el tratamiento de trastornos del sistema inmunitario, incluidos los que pueden provocar cáncer, y en el desarrollo de las vacunas contra el VIH.

Los anticuerpos contra la infección por VIH aparecen en el cuerpo aproximadamente un mes después de la infección. Hasta este punto, el virus de inmunodeficiencia puede circular en el cuerpo y multiplicarse libremente. La vacuna debería desencadenar las respuestas inmunes en una etapa temprana de la infección, cuando el virus aún puede ser destruido o su reproducción puede restringirse efectivamente. Para combatir eficazmente los virus, los linfocitos T necesitan encontrar las células infectadas dentro de las 18 horas posteriores a la infección, es decir, hasta el momento en que las partículas virales comienzan a liberarse de las células infectadas y a extenderse aún más. Para crear una vacuna hay que saber cómo se mueven los linfocitos T y cómo encuentran las células infectadas con virus. Para resolver este problema, Vitaly Volpert, el jefe del Centro Científico Interdisciplinario de la Universidad RUDN "Modelación matemática en biomedicina", y sus colegas crearon un modelo informático del movimiento de las células inmunes. Los investigadores que participaron en el trabajo son del Instituto de Matemática Computacional que lleva el nombre de G.I. Marchuk de la Academia de Ciencias de Rusia, del Instituto de Física y Tecnología de Moscú, del Instituto de Problemas en Ciencias de la Máquina de la Academia de Ciencias de Rusia, de la Universidad de Uppsala (Suecia) y de la Universidad Pompeu Fabra (España).

Los inmunólogos saben que los linfocitos T se mueven en el espacio intercelular no al azar, sino en busca de células diana, es decir, las células cancerosas o las células infectadas con el virus. Para comprender cómo lo hacen, los matemáticos de la RUDN crearon un modelo informático del movimiento de los linfocitos T.

Por lo general, al modelar los procesos celulares, se tienen en cuenta las condiciones en las que las células se encuentran en el cuerpo y las leyes físicas a las que obedecen. Los matemáticos de la RUDN en su modelo tomaron en cuenta, entre otras cosas, datos reales de experimentos sobre la movilidad de las células T. Además, el modelo tuvo en cuenta las características de la interacción de las células T con otras células del sistema inmune: las células dendríticas DC que activan la respuesta inmune, las células auxiliares CD4 y las células efectoras CD8 que destruyen la célula infectada. Para comprender cómo aumentar la eficacia de la respuesta inmune, los matemáticos de la RUDN cambiaron los parámetros del modelo ajustando la frecuencia de los diferentes tipos de células inmunes, es decir, la proporción de cada tipo en la población, por ejemplo, la proporción de linfocitos T citotóxicos cuya “especialización" es buscar las células infectadas con VIH.

El modelo matemático mostró que el 5% es una frecuencia suficiente de células T citotóxicas específicas de antígeno de VIH para la detección oportuna de las células infectadas dentro de las 18 horas posteriores a la infección, es decir, antes de la liberación de las partículas del virus de inmunodeficiencia de las células infectadas. Si el modelo aumenta la frecuencia de los linfocitos T citotóxicos de 0.04% a 5%, esto aumenta la probabilidad de detectar las células infectadas por VIH dentro de las 24 horas de 7-34% a 84-100%.

Los resultados obtenidos ayudarán, en particular, a crear las vacunas contra el VIH, los medicamentos para las enfermedades autoinmunes y otros trastornos asociados con disfunciones del sistema inmunitario. El modelo creado por los matemáticos de la RUDN ayuda a predecir la efectividad de la respuesta inmune, determinar qué características del comportamiento de las células inmunes les ayuda a sobrellevar la enfermedad más rápidamente y determinar las condiciones bajo las cuales el cuerpo puede hacer frente a la infección antes de que el virus comience a multiplicarse intensamente.

 

El estudio fue publicado en Frontiers in Immunology.

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