Команда под руководством ученого из Калифорнийского университета в Риверсайде разработала метод изучения того, как ВИЧ мутирует, чтобы избежать иммунной системы у нескольких людей, который может стать основой для разработки вакцины против ВИЧ.
ВИЧ, который может привести к СПИДу, быстро развивается и атакует иммунную систему организма. Генетические мутации в вирусе могут препятствовать его элиминации иммунной системой. Хотя в настоящее время не существует эффективного лекарства от вируса, его можно контролировать с помощью лекарств.
"Понимание генетических движущих сил болезней имеет важное значение в биомедицинских науках",-сказал Джон П. Бартон, доцент кафедры физики и астрономии Калифорнийского университета, который руководил исследованием совместно с Мэтью Р. Маккеем, профессором электронной и компьютерной инженерии, химической и биологической инженерии Гонконгского университета науки и техники. "Способность идентифицировать геномные перестройки является ключом к пониманию того, как возникают болезни и как их лечить."
Бартон объяснил, что известные примеры генетических факторов заболевания включают мутации, которые позволяют вирусам ускользать от иммунного контроля, в то время как другие придают бактериям лекарственную устойчивость.
"Однако бывает трудно отличить реальные адаптивные мутации от случайных генетических вариаций", - добавил он. "Новый метод, который мы разработали, позволяет нам идентифицировать такие мутации в сложных эволюционирующих популяциях."
Эволюционная история, добавил он, содержит информацию о том, какие мутации влияют на выживание, а какие просто отражают случайные изменения.
"Однако вычислительно трудно извлечь эту информацию из данных", - сказал он. "Для решения этой вычислительной задачи мы использовали методы статистической физики. Наш метод может быть применен в целом к развивающимся популяциям и не ограничивается ВИЧ."
Маккей объяснил, что новый метод предоставляет средство для эффективного вывода отбора из наблюдений сложных эволюционных историй.
"Это позволяет нам определить, какие генетические изменения обеспечивают эволюционное преимущество от тех, которые не дают никакого преимущества или имеют вредный эффект", - сказал он. "Этот метод является довольно общим и потенциально может быть использован для изучения различных эволюционных процессов, таких как эволюция лекарственной устойчивости патогенов и эволюция раковых заболеваний. Точность и высокая эффективность нашего подхода позволяют анализировать отбор в сложных эволюционных системах, которые были недоступны существующим методам."
Некоторые известные заболевания, имеющие известные генетические причины, включают муковисцидоз, серповидноклеточную анемию, мышечную дистрофию Дюшенна, дальтонизм и болезнь Хантингтона.
"В случае ВИЧ понимание генетических мутаций, которые приводят к резистентности к ВИЧ, может помочь исследователям определить наиболее подходящее лечение для пациентов", - сказал Бартон. "Наш подход не ограничивается ВИЧ, но есть несколько причин, почему мы сосредоточились на ВИЧ как тест-системе. ВИЧ очень изменчив и генетически разнообразен. Он также мутирует внутри человека, чтобы избежать иммунной системы. Таким образом, понимание подробностей того, как развивается ВИЧ, может помочь разработать более эффективные методы лечения этого вируса."
Бартон получил грант от Национального института здравоохранения. Результаты исследования появляются в Nature Biotechnology.
К Бартону и Маккею присоединились Мухаммад Сакиб Сохайл и Раймонд Х. Ю. Луи из Гонконгского университета науки и техники и Университета Нового Южного Уэльса.
