Центр математической биологии и экологии, математический факультет, Университет Джадавпур, Западная Бенгалия, Калькутта, Индия

Аннотация. Несмотря на значительные достижения в антиретровирусной терапии, полная ликвидация ВИЧ остаётся серьёзной проблемой из-за сложной внутриклеточной кинетики вирусной репликации. Репликация ВИЧ зависит от двух важнейших биохимических процессов, обратной транскрипции и интеграции с участием обратной транскриптазы и интегразы, в активированных Т-клетках. В данном исследовании мы разрабатываем математическую модель для описания внутриклеточной динамики репликации ВИЧ, явно учитывающую взаимодействия, опосредованные обратной транскриптазой и интегразой. Модель калибруется с использованием экспериментальных данных методом наименьших квадратов, что обеспечивает точную оценку параметров и валидацию. Мы используем импульсные дифференциальные уравнения для изучения фармакологического действия препарата Кабенува, что позволяет исследовать динамику внутриклеточного ответа на лечение. Матрица корреляции и тепловые карты, полученные после подгонки, выявляют ключевые параметры, определяющие репликацию ВИЧ и эффективность лечения, что позволяет оптимизировать режим импульсного дозирования для сценариев с высокой вероятностью передачи вирусного генома в цитоплазму Т-клеток. Наш комплексный аналитический и численный анализ показывает, что импульсный режим введения Кабенувы с фиксированной дозой 0,2 мкг/мм³, вводимой с 30-дневным интервалом, может обеспечить эрадикацию вируса в течение одного года. Этот режим, подтвержденный обширным моделированием Монте-Карло, демонстрирует превосходный контроль над продукцией свободных вирионов. Полученные результаты открывают новые возможности для понимания внутриклеточной репликации ВИЧ и предлагают усовершенствованную терапевтическую стратегию, которая может улучшить существующие протоколы лечения.

Ключевые слова: ВИЧ, биохимическое взаимодействие, внутриклеточная кинетика, вирусная РНК, вирусная ДНК, импульсная терапия, Кабенува