HIV潜伏感染及治疗的数学建模与研究

HIV latent infection remains a major barrier to the cure of AIDS. Intensification treatment with an integrase inhibitor such as raltegravir and activation treatment with latency reversing agents (LRA) are the two current strategies aiming to eradicate the latency and the virus. In this project, we will address the central issue of HIV latent infection by considering the effects of two treatment strategies on the dynamics of latent infection, the effect of latent infection on drug resistance, and the effect of cell-to-cell infection on the latent HIV infection and viral persistence. Developing new models with different classes of drugs to explore the optimal combination therapy with complementary actions of drugs is of significance for both the study of basic HIV biology and clinical practice. The main research contents of the project include: 1) Developing HIV latent infection model under intensification treatment with raltegravir, studying the change of 2-LTR (a marker of viral replication) in the setting of treatment intensification to analyze the effect of intensive therapy; 2) Developing and analyzing models with LRAs, evaluating the influence of LRAs on the latent reservoir size and HIV persistence; 3) Developing multi-strain models with HIV drug resistance, studying the influence of the latent reservoir on the evolution of drug resistance; 4) Modeling cell-to-cell transmission with latent infection, and evaluating the influence of cell-to-cell transmission on the latent reservoir establishment and low viral load persistence.

HIV潜伏感染是治愈艾滋病的最主要障碍。RAL强化治疗与LRA激发治疗是当前有望根除HIV潜伏感染的两种主要方式。本项目主要围绕HIV潜伏感染这一核心问题，分别考虑两种治疗策略对潜伏感染病毒库的影响，潜伏感染对耐药性，以及细胞-细胞间传染对HIV潜伏感染细胞和病毒持久性的影响。我们最终目标是建立新的多药物最优组合治疗方案。这对于HIV感染的控制甚至根治具有重要的临床指导意义。研究内容包括：1)建立RAL强化治疗的HIV病毒动力学模型，研究2-LTR的变化来分析强化治疗效果；2) 建立LRAs激活潜伏感染细胞的HIV动力学模型，分析激活后的潜伏病毒库如何影响HIV病毒进化动力学；3) 建立带有潜伏病毒储存库的HIV耐药动力学模型，研究潜伏病毒储存库对耐药性的影响；4)建立带有潜伏感染的细胞-细胞传播的HIV抗病毒治疗模型，分析细胞间病毒传播对潜伏感染及病毒的持久存在的影响。

HIV潜伏感染是治愈艾滋病的最主要障碍。本项目主要以发展适用于潜伏感染机制与治疗的HIV病毒动力学系列模型的理论与方法为宗旨，分别考虑抗病毒治疗策略对潜伏感染病毒库的影响以及细胞间传染对HIV潜伏感染细胞和病毒持久性的影响。主要研究结果包括：1)建立了带有强化治疗的HIV病毒动力学模型，研究了强化治疗的效果；2)建立了带有潜伏病毒储存库的HIV动力学模型，分析了HIV潜伏期可能是HIV在抑制性治疗患者中持续存在的主要原因；3)根据艾滋病毒的潜伏感染机制，建立了具有两种感染模式和年龄结构的HIV模型，通过对最优控制问题的讨论，得到了降低病毒载量以及降低药物治疗成本的必要条件；4)建立了带有潜伏感染的细胞-细胞传播的HIV抗病毒治疗模型，分析了细胞间病毒传播对潜伏感染及病毒的持久存在的影响。新的多药物最优组合治疗方案的建立，对于HIV感染的控制甚至根治具有重要的临床指导意义。