plos?biol：不可思議！利用金融數(shù)學(xué)模型或能幫助開發(fā)更出色的hiv疫苗

plos?biol：不可思議！利用金融數(shù)學(xué)模型或能幫助開發(fā)更出色的hiv疫苗

金融數(shù)學(xué)（stock price prediction，股票價(jià)格預(yù)測(cè)）和液體中的粒子擴(kuò)散與開發(fā)更好的hiv疫苗之間有什么關(guān)系？近日，來(lái)自愛荷華大學(xué)的研究人員就表示，我們可以利用上述研究模型來(lái)預(yù)測(cè)hiv表面蛋白的進(jìn)化軌跡，隨后利用相關(guān)信息就能夠設(shè)計(jì)出抵御hiv更好的疫苗，相關(guān)研究刊登于國(guó)際雜志plos biology上。

hiv-1是誘發(fā)全球aids流行的主要原因，據(jù)世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù)顯示，從20世紀(jì)70年代艾滋病流行開始，目前全球已經(jīng)有7000萬(wàn)hiv感染者，而且有3500萬(wàn)感染者死于hiv。微生物學(xué)家hillel haim說道，hiv是一種高度動(dòng)態(tài)化的病毒，其會(huì)在感染個(gè)體中不斷發(fā)生改變，而且還會(huì)產(chǎn)生更加嚴(yán)重的后果；當(dāng)我們開發(fā)疫苗時(shí)，我們非常有必要對(duì)該病毒進(jìn)行模擬以便機(jī)體免疫系統(tǒng)能夠?qū)W會(huì)如何識(shí)別并且攻擊病毒，而目前我們所面臨的問題就是如何開發(fā)出一種疫苗能夠擊中不斷變化的病毒靶點(diǎn)。

hiv的移動(dòng)靶點(diǎn)實(shí)際上就是病毒的包膜糖蛋白（env），其位于病毒表面，env會(huì)頻繁發(fā)生突變，最終誘發(fā)病毒群體中env突變數(shù)量的增加，這種多樣性無(wú)意中就限制了當(dāng)前hiv疫苗的成功率；為了制造出更好的疫苗來(lái)實(shí)時(shí)狙擊不斷變化的hiv，疫苗開發(fā)者就需要知曉患者血液中循環(huán)的到底是攜帶哪種env突變的病毒，同時(shí)他們還希望能夠成功預(yù)測(cè)這些蛋白如何隨著時(shí)間延續(xù)而發(fā)生改變。

這項(xiàng)研究中，研究者受到了金融數(shù)學(xué)模型的啟發(fā)，他們開發(fā)出了新型的計(jì)算機(jī)工具和方法或許就能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)過去30年里愛荷華市hiv感染人群機(jī)體中病毒不同特性的env蛋白進(jìn)化的機(jī)制和方式。這項(xiàng)研究的關(guān)鍵就在于愛荷華大學(xué)特殊的數(shù)據(jù)庫(kù)，20世紀(jì)80年代，研究者jack stapleton在愛荷華市建立hiv診所來(lái)對(duì)感染者進(jìn)行治療，10年后研究者從數(shù)百名患者中收集了血液樣本，而研究者h(yuǎn)aim及其同事對(duì)樣本hiv中的成百上千個(gè)env蛋白進(jìn)行分離研究，他們檢測(cè)了env蛋白結(jié)構(gòu)特性的改變，haim說道，當(dāng)研究病毒顆粒擴(kuò)散的物理學(xué)過程時(shí)，我開始熟悉數(shù)學(xué)，隨后我們對(duì)病毒特性改變的模式進(jìn)行了深入探索。

調(diào)查env的特性就能夠?yàn)檠芯空哳A(yù)測(cè)該蛋白改變的模式提供思路，當(dāng)研究者對(duì)來(lái)自相同血液樣本中不同病毒的env蛋白進(jìn)行對(duì)比后他們發(fā)現(xiàn)，一些相似的特性非常相似，而另外一些特性則具有高度可變性，研究者將不一致的特性認(rèn)定為“易變性”，每一種特性的易變性在不同患者之間都非常相似。另外一種測(cè)定易變性的系統(tǒng)和擴(kuò)散模型能夠用來(lái)在股市中進(jìn)行預(yù)測(cè)，股價(jià)的微小波動(dòng)通常就會(huì)符合某支股票的特征。

在hiv的進(jìn)化和股市中，自身的隨機(jī)性或許就具有一種確定和可預(yù)測(cè)的結(jié)構(gòu)，而這通常就能夠用來(lái)幫助預(yù)測(cè)系統(tǒng)的進(jìn)化趨勢(shì)，而本文中研究者所使用的基于擴(kuò)散的模型就能夠有效描述hiv env蛋白的進(jìn)化情況。haim說道，我們發(fā)現(xiàn)，從20世紀(jì)80年代多位患者機(jī)體血液樣本中所測(cè)定的env特性的易變性或許能夠準(zhǔn)確幫助我們預(yù)測(cè)病毒的這些特性如何進(jìn)化；通過檢測(cè)一系列患者來(lái)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)病毒未來(lái)改變的能力或許就能夠潛在幫助疫苗開發(fā)者開發(fā)針對(duì)全世界不同患者群體中特殊形式的hiv疫苗。

最后研究者指出，很幸運(yùn)的是，基于金融市場(chǎng)的模型啟發(fā)了我們繼續(xù)深入研究，由于病毒具有隨機(jī)性的高保守特性，因此我們對(duì)hiv改變的預(yù)測(cè)是極為準(zhǔn)確的。后期我們還需要進(jìn)行更為深入的研究來(lái)探索如何更好地基于本文研究來(lái)開發(fā)有效抵御hiv感染的新型疫苗。

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