A HIV-fertőzés rendszerben



Hasonló dokumentumok
A HIV-fertőzés rendszerben

A HIV eredete(i) Több független átugrás 4 sikeres csoport: HIV-1 M és O csoportja. HIV-2 A és B csoportja Több sikertelen csoport

Általános háttér: a kórokozók evolúciója. Torzított mintavétel

Zárójelentés. Dr. Müller Viktor. In silico virológia és immunológia: modellezés, szimuláció és adatelemzés

A fertőző betegségek evolúciója: megszelídülnek-e a halálos járványok?

A HIV-fertőzés alapmodellje. Vírusdinamika = a szervezeten belüli folyamatok modellezése

A D45948 OTKA posztdoktori pályázat szakmai zárójelentése

A T sejt receptor (TCR) heterodimer

(1) A T sejtek aktiválása (2) Az ön reaktív T sejtek toleranciája. α lánc. β lánc. V α. V β. C β. C α.

Mire jó a modellalkotás? Jelenségek megmagyarázásának eszköze.

Számítógépes döntéstámogatás. Genetikus algoritmusok

Intelligens molekulákkal a rák ellen

HUMAN IMMUNDEFICIENCIA VÍRUS (HIV) ÉS AIDS

Immunológia alapjai. 10. előadás. Komplement rendszer

Reakciókinetika. aktiválási energia. felszabaduló energia. kiindulási állapot. energia nyereség. végállapot

Immunitás és evolúció

Sodródás Evolúció neutrális elmélete

Kis dózis, nagy dilemma

Az immunrendszer működésében résztvevő sejtek Erdei Anna Immunológiai Tanszék ELTE

Evolúcióelmélet és az evolúció mechanizmusai

Immunológia alapjai. 16. előadás. Komplement rendszer

Univerzalitási osztályok nemegyensúlyi rendszerekben, Ódor Géza

Dr. habil. Maróti György

Populációs kölcsönhatások. A populációs kölcsönhatások jelentik az egyedek biológiai környezetének élő (biotikus) tényezőit.

A NAGYMAMA, AKI LEHOZOTT MINKET A FÁRÓL: A menopauza evolúciója és következményei

Többgénes jellegek. 1. Klasszikus (poligénes) mennyiségi jellegek. 2.Szinte minden jelleg több gén irányítása alatt áll

Természetes szelekció és adaptáció

Új terápiás lehetőségek (receptorok) a kardiológiában

[S] v' [I] [1] Kompetitív gátlás


Bevezetés a biológiába. Környezettan Bsc. Szakos hallgatóknak

A vérképző rendszerben ionizáló sugárzás által okozott mutációk kialakulásának numerikus modellezése

IV. melléklet. Tudományos következtetések

Bevezetés a rendszerbiológiába

Röst Gergely (Bolyai Intézet) járványok és matematika December 7, / 30

TALAJVÉDELEM XI. A szennyezőanyagok terjedését, talaj/talajvízbeli viselkedését befolyásoló paraméterek

Biomatematika 2 Orvosi biometria

Biológiai módszerek alkalmazása környezeti hatások okozta terhelések kimutatására

Az Állatökológia tárgya

Dobzhansky: In Biology nothing makes sense except in the light of Evolution.

Evolúció. Dr. Szemethy László egyetemi docens Szent István Egyetem VadVilág Megőrzési Intézet

Gyógyszerrezisztenciát okozó fehérjék vizsgálata

Etológia. a viselkedés biológiája. Barta Zoltán.

Kapcsolatok kialakulása és fennmaradása klaszterek tudáshálózataiban

NÉPEGÉSZSÉGTAN (zh kérdések)

Egészség: a betegség vagy fogyatékosság hiánya, a szervezet funkcionális- és anyagcsere hatékonysága

Biológia egészségtan Általános iskola 7. osztály

Számítógépek és modellezés a kémiai kutatásokban

Összefoglalók Kémia BSc 2012/2013 I. félév

Központi Statisztikai Hivatal

TDK lehetőségek az MTA TTK Enzimológiai Intézetben

A preventív vakcináció lényege :

BRDC általános állománydiagnosztika. Dr. Cseh Kálmán

Genetikus algoritmusok az L- rendszereken alapuló. Werner Ágnes

Biomolekuláris nanotechnológia. Vonderviszt Ferenc PE MÜKKI Bio-Nanorendszerek Laboratórium

Két diszkrét változó függetlenségének vizsgálata, illeszkedésvizsgálat

Lukovich Gábor Logisztikai rendszerfejlesztő

HIV prevenció. A magyarországi HIV/AIDS helyzet Bagyinszky Ferenc

Evolúció. Dr. Szemethy László egyetemi docens Szent István Egyetem VadVilág Megőrzési Intézet

A harkányi gyógyvízzel végzett vizsgálataink eredményei psoriasisban között. Dr. Hortobágyi Judit

HUMAN IMMUNDEFICIENCIA VÍRUS (HIV) ÉS AIDS

Reakciókinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Genetikai kölcsönhatások rendszerbiológiája

Kutatási beszámoló ( )

BIOLÓGIA OSZTÁLYOZÓ VIZSGA ÉS JAVÍTÓVIZSGA KÖVETELMÉNYEK (2016)

OTKA nyilvántartási szám: F Töltéssel rendelkező oldalláncok szerepe retrovirális proteinázok szubsztrát-specificitásában Az elmúlt évtizedek

Mikrobiális antigének

TEMATIKA Biokémia és molekuláris biológia IB kurzus (bb5t1301)

BÁCS-KISKUN MEGYEI KORMÁNYHIVATAL. Amit az AIDS-ről tudni kell

Norvég Finanszírozási Mechanizmus által támogatott projekt HU-0115/NA/2008-3/ÖP-9 ÚJ TERÁPIÁS CÉLPONTOK AZONOSÍTÁSA GENOMIKAI MÓDSZEREKKEL

Területi statisztikai elemzések

Biomatika Intézet Neumann János Informatikai Kar Óbudai Egyetem. Dr. Kozlovszky Miklós egyetemi docens, intézetigazgató, OE NIK

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

EGÉSZSÉG-GAZDASÁGTAN

Afrikai sertéspestis Romániában. Dr. Adrian Balaban

A metabolikus szindróma genetikai háttere. Kappelmayer János, Balogh István (

Rendszerbiológia és evolúció

Tát Tokod matematikai modelljének további hasznosítása

Adatelemzési eljárások az idegrendszer kutatásban Somogyvári Zoltán

DÖNTÉSTÁMOGATÓ TERÜLETI MODELLEZÉS A GYAKORLATBAN

Az autonómia és complience, a fogyatékosság elfogadtatásának módszerei

PIACKUTATÁS (MARKETINGKUTATÁS)

HPAI elleni vakcinás védekezés lehetőségei és tapasztalatai Dr. Palya Vilmos

Az egyedfejlődés. alapok

Leukotriénekre ható molekulák. Eggenhofer Judit OGYÉI-OGYI

Mellékhatás menedzsment költségének változása az onkoterápia fejlődésével nem-kissejtes tüdőrák esetében

"A tízezer mérföldes utazás is egyetlen lépéssel kezdődik."

HUMAN IMMUNODEFICIENCY VIRUS (HIV) ÉS AIDS

Az immunológia alapjai

Mit nyerünk a gyógyulással? Dr.Werling Klára VIMOR Elnöke Semmelweis Egyetem II. sz Belgyógyászati Klinika

A hasonlóság és a vonzerő szerepe a párválasztásban

A PET szerepe a gyógyszerfejlesztésben. Berecz Roland DE KK Pszichiátriai Tanszék

Szerkesztette: dr Lázár Sarnyai Nóra

[Biomatematika 2] Orvosi biometria

Szelekció. Szelekció. A szelekció típusai. Az allélgyakoriságok változása 3/4/2013

A MODELLALKOTÁS ELVEI ÉS MÓDSZEREI

Az evolúció folyamatos változások olyan sorozata, melynek során bizonyos populációk öröklődő jellegei nemzedékről nemzedékre változnak.

Témaválasztás, kutatási kérdések, kutatásmódszertan

17.2. ábra Az immunválasz kialakulása és lezajlása patogén hatására

Háhn Judit, Tóth G., Kriszt B., Risa A., Balázs A., Nyírő-Fekete B., Micsinai A., Szoboszlay S.

Átírás:

A HIV-fertőzés rendszerben Modellezés a molekuláktól az emberig Müller Viktor MTA-ELTE Elméleti Biológiai és Evolúciós Ökológiai Kutatócsoport http://ramet.elte.hu/~viktor

Mire megyünk labor nélkül? + =? Modellezés matematikai modell számítógépes szimuláció Adatelemzés

Molekuláktól az emberig Molekuláris folyamatok Szervezeten belüli folyamatok Populációs szintű folyamatok

A molekulák szintjén Modellezés: Vírusérés: Gag-Pol hasítás (Sadiq et al., J Phys Chem B 2011) Adatelemzés: Rezisztencia mutációk azonosítása (Sloot Phil Trans R Soc A 2009) APOBEC3 evolúciós lenyomata (Müller Trends Genet 2005) Szinonim kodonok evolúciója

Gag-Pol hasítás (vírusérés)

Gag-Pol hasítás (vírusérés) Gag hasítás: érett kapszid kialakulásához Pol hasítás: a vírusenzimek felszabadulásához

Miért modellezzük? Kulcsfolyamat fontos gyógyszercélpont Komplex folyamat rengeteg féle szubsztrát (66 fragmentum, 191 HH!) számos enzimforma kettős szerep: az enzim is szubsztrát! kezdeti önhasítás nehezen mérhető!

Módszer: reakciókinetika bomlás: belső hasítással S i S i+1 S i+2 S j képződés: N-terminális hasítással képződés: C-terminális hasítással S x S y S i S j- S j-1 S j 2 S i S i+1 S i+2 S j S x S y

Paraméterezés Oligopeptidek hasítási rátái. Dimerizációs ráták. A vírusrészecske sztöchiometriája.

Vírusérés reális idő alatt

Mérhetetlen részletek

Predikciók A hasítást jelentős részben köztes enzimformák végzik. Az érést a CA-p2 gátlása időzíti. A proteáz önhasítása időben megállítja a folyamatot.

Mely ráták fontosak? Kezdeti önhasítás és CA/p2 katalitikus ráta

A két erős hatás kölcsönhatása Mindkettőt rontom: additív. Kompenzáció: multiplikatív.

Inhibítor dózisfüggése Critical subset modell; diffúzió szerepe.

Az egyed szintjén Milyen tényezők befolyásolják a vírusszintet? (Müller et al. Proc Roy Soc B 2001) Hol bomlik le a vírusrészecskék zöme? (Müller et al. J Virol 2001) Miért lassul a vírusszint csökkenése a gyógyszeres kezelés során? (Müller et al. J Virol 2002) Vírustörzsek fitneszének becslése (Huigen et al. Virology 2007) Immunpatogenezis evolúciós háttere? (Bartha, Simon & Müller, Trends Immunol 2008) A felülfertőződés klinikai hatásai.

Krónikus immunaktiváció és patogenezis B- és T-sejtek általános, kóros és krónikus aktivációja Az immunaktiváció a betegségprogresszió legerősebb prediktora A krónikus immunaktiváció a HIV-fertőzés patogenezisének kulcsfolyamata. Természetes SIV-fertőzésekben: mindkettő hiányzik.

Krónikus immunaktiváció és patogenezis B- és T-sejtek általános, kóros és krónikus aktivációja Az immunaktiváció a betegségprogresszió legerősebb prediktora A krónikus immunaktiváció a HIV-fertőzés patogenezisének kulcsfolyamata. Természetes SIV-fertőzésekben: mindkettő hiányzik. A patogenezis nem szükségszerű velejárója a vírusreplikációnak! Adaptáció vagy evolúciós véletlen?

Krónikus immunaktiváció és patogenezis Miért lehet jó a vírusnak? Aktivált célsejtek fertőzhetők a fertőzhető állomány növelése Triviális?

Modellezés: az aktiváció hatótávja Kétféle immunaktivációt modellezünk: Szisztémás minden célsejtre hat Lokális csak az aktiváló vírus szomszédságában hat

A szisztémás immunaktiváció modellje Quiescent and activated Target cells and Infected cells Q: nyugvó célsejtek T: aktivált célsejtek I: fertőzött sejtek

Mathematics is no more, but no less, than a way of thinking clearly. A matematika nem több, de nem is kevesebb, mint a világos gondolkodás egy módja. -- Lord May of Oxford

Evolúciós kísérlet Kompetíció: két vírusváltozat eltérő aktivációs képességgel. Győz-e az erősebb aktivációs képességű vírus? A kimenetel megjósolja az evolúció irányát.

Szisztémás modell: két versengő változat NINCS SZELEKCIÓS ELŐNY! Kulcs: az aktivált célsejtek az összes vírus számára egyformán hozzáférhetők.

Lokális immunaktiváció: szimulációs modell AZ AKTIVÁTOR VÍRUS ELTERJED! Kulcs: alapító hatás A lokális vírusreplikáció a lokális célsejtaktiváció függvénye

Konklúzió A lokális immunaktiváció hatékonysága szelekció alatt áll, de a szisztémás aktivációé nem.

Hipotézis A szisztémás és a lokális immunaktiváció szétkapcsolható. A patogenezis a szisztémás immunaktiváció következménye. A virulencia csökkenhet az evolúció során. természetes SIV-fertőzések! nem világos, hogy a gazda vagy a vírus evolúciója révén történhet-e.

Gyógyászati jelentőség (jóslás) A kóros immunaktivációt gátló kezelés gátolná a patogenezist. A szisztémás aktivációt célzottan gátló kezelés ellen nem alakul ki rezisztencia.

A populáció (járvány) szintjén Modellezés: A HIV-járvány eredete (Sousa PLoS One 2010) Kompetíciós dinamika Transmissziós klaszterek Adatelemzés: Változik-e a HIV virulenciája? (Müller AIDS 2006, Müller PLoS Pathog 2009, Herbeck AIDS 2012) Rassz és betegségprogresszió (Müller AIDS 2009) Felülfertőződés gyakorisága és hatásai

A HIV eredete(i) Több független átugrás 4 sikeres csoport: HIV-1 M és O csoportja HIV-2 A és B csoportja Több sikertelen csoport

Járványos törzsek: szűk időablak Az összes sikeres HIV-csoport a 20. század első felében ugrott át emberre. Előbb miért nem? Később miért nem? HIV-csoport Utolsó közös ős References 1920 (1902-39) 1937 (1925-49) Salemi et al. (2000) Korber et al. 1931 (1915-41) HIV-1 group M (2000) 1921 (1908-33) Worobey et al. 1902 (1873-1922) (2008) 1908 (1884-1924) HIV-1 group O Lemey et al. 1920 (1890-1940) (2004) Wertheim & 1905 (1866-1938) Worobey (2009) HIV-1 group N 1963 (1948-77) Wertheim & Worobey (2009) HIV-2 group A 1940 (1924-56) Lemey et al. (2003) 1932 (1906-55) Wertheim & Worobey (2009) HIV-2 group B 1945 (1931-59) Lemey et al. (2003) 1935 (1907-61) Wertheim & Worobey (2009)

Az időzítés problémája Előbb miért nem? Bushmeat vadászat: vírusforrás a történelem előtti idők óta Urbanizáció, megnövekedett mobilitás stb. Később miért nem? Source: Nature 455, 605.

Szimuláció: a HIV korai terjedése Milyen tényezők segíthették a HIVjárvány elindulását? Egyed alapú modell Szexuális háló Kinshasa: történeti szcenáriók

Szimulációs modell: paraméterek A heteroszexuális terjedést befolyásoló tényezők: Kapcsolati háló (partnercsere, párhuzamos kapcsolatok) Genitális fekélyek (GUD) Akut fertőzés Körülmetélés Kezdetben alacsony hatékonyság

Szimulációs modell: szexuális háló Stabil linkek Rövid távú linkek CSW linkek részletes paraméterek

Szimulációs modell: a HIV terjedése 1. HÉT

Szimulációs modell: a HIV terjedése 2. HÉT

Szimulációs modell: a HIV terjedése 3. HÉT

Eredmények: történeti szcenáriók 1000 futtatás minden szcenárióra 1919-ben és 1929-ben különösen kedveztek a feltételek a HIV terjedésének.

Eredmények: mely tényezők voltak fontosak? A GUD-prevalencia volt messze a legerősebb tényező.

Következtetések A HIV-járvány elindulásában kulcsszerepe lehetett a gyarmati központokban kialakult GUD-járványoknak. Az időablakot valószínűleg a GUD-járványok visszaszorítására indított kezelési kampányok zárták be a 30-as évek közepén. A körülmetélés és a populációméret/szerkezet valószínűleg a GUD-gyakoriságon keresztül közvetett hatást fejtett ki. A nemi fekélyt okozó betegségek kontrollja kulcsfontosságú újabb HIV-törzsek kialakulásának megakadályozásában.

A teljes spektrum Matematikai modell Számítógépes szimuláció Molekulák + - + Egyedek (páciens) + + + Populáció (járvány) - + + Adatelemzés Fókusztémák: A HIV evolúciója HIV-felülfertőződés HIV-gyógyszerrezisztencia

Együttműködések Elmélet Utrechti Egyetem ETH Zürich University College London KU Leuven ELTE Kémiai Intézet Washingtoni Egyetem Klinikai adatok Svájci HIV Kohorsz MASTER kohorsz (Olaszország) Virolab/EUResist konzorciumok Virológia Heidelbergi Egyetem Utrechti Egyetemi Kórház Csapatunk Bartha István Könnyű Balázs Szilágyiné Móréh Ágnes

Funding