نموذج رياضي يساعد على فهم ديناميكيات التفاعلات بين الفيروسات

قام العلماء بتطبيق إطار العمل، الذي نُشر في Frontiers in Microbiology، على بيانات انتقال فيروس الأنفلونزا. و يتوقع أن يقدم أداة جديدة لتوقع عواقب التنوع الميكروبي وتحسين تدابير مكافحة المرض. و هو نموذج رياضي يساعد على فهم ديناميكيات التفاعلات بين الفيروسات. يسمح تقدير اختلاف اللياقة بين الكائنات الحية الدقيقة- مما يعني قدرتها على البقاء والتكاثر في ظروف معينة- بالتنبؤ بمسارات العدوى في مضيف واحد وانتقالها في الكائن المضيف.

من بين سلالتين فيروسيتين، أيهما سيفوز ضد المناعة للمضيف، أم عند إعطاء الأدوية واللقاحات؟ في ديناميكيات الفيروس، يعد فهم مثل هذه السيناريوهات بالتفصيل أمرًا بالغ الأهمية، نظرًا لزيادة مقاومة مضادات الفيروسات والتغيرات التطورية الأخرى.

في الوقت الحاضر، يتم تعزيز هذا الفهم من خلال النماذج الرياضية. لكن غالبية الأساليب الحالية تصف سيناريوهات محدودة. مع التركيز على الاستبعاد التنافسي، حيث تفوز إحدى سلالات الفيروس دائمًا على سلالة أخرى لأن لديها لياقة أعلى.

لقد طبقنا هذا الإطار على مجموعة بيانات تم الحصول عليها من دراسات سابقة. حيث قدروا المعلمات(parameters) المختلفة المتعلقة بالاختلافات في ملاءمة الانتقال بين سلالتين من فيروس الإنفلونزا في القوارض. إيريدا جيني، الكاتبة الرئيسية للدراسة، معهد غولبنكيان دي سينسيا.

نموذج رياضي

طورت مجموعة أبحاث النمذجة الرياضية للعمليات البيولوجية،من معهد غولبنكيان دي سينسيا إطارًا رياضيًا يمكّن من التوسع إلى ما بعد هذه القيود. استنادًا إلى نموذج Lotka-Volterra ، المستخدم على نطاق واسع في البيئة ، يقترح الباحثون إطارًا جديداً. يسمح بالتحقق من سيناريوهات المنافسة المعتمدة على التردد بين السلالات الميكروبية في مضيف يؤدي إلى انتقال العدوى.

“لقد ذهبنا إلى أبعد من ذلك، ومن خلال النظر في التفاعلات الأكثر تعقيدًا بين الفيروسات ودور العشوائية في الانتقال. أظهرنا أنه بالنسبة لمجموعة البيانات نفسها، يتنبأ نموذجنا بسيناريو التعايش بين السلالات ويكشف عن حمولة فيروسية أعلى تنتقل”.

تكمن ميزة هذا الإطار في بساطته وعموميته: يمكن تطبيق النموذج على سيناريوهات بيئية أخرى للمنافسة الميكروبية مع السماح باستكشاف المزيد من النتائج من الديناميكيات التنافسية بين سلالتين.

تم تطوير هذه الدراسة في Instituto Gulbenkian de Ciência وبالتعاون مع برنامج الماجستير في الإحصاء الحيوي في كلية العلوم بجامعة لشبونة.