plos?biol：不可思議！利用金融數(shù)學(xué)模型或能幫助開發(fā)更出色的hiv疫苗

plos?biol：不可思議！利用金融數(shù)學(xué)模型或能幫助開發(fā)更出色的hiv疫苗

金融數(shù)學(xué)（stock price prediction，股票價格預(yù)測）和液體中的粒子擴散與開發(fā)更好的hiv疫苗之間有什么關(guān)系？近日，來自愛荷華大學(xué)的研究人員就表示，我們可以利用上述研究模型來預(yù)測hiv表面蛋白的進化軌跡，隨后利用相關(guān)信息就能夠設(shè)計出抵御hiv更好的疫苗，相關(guān)研究刊登于國際雜志plos biology上。

hiv-1是誘發(fā)全球aids流行的主要原因，據(jù)世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù)顯示，從20世紀(jì)70年代艾滋病流行開始，目前全球已經(jīng)有7000萬hiv感染者，而且有3500萬感染者死于hiv。微生物學(xué)家hillel haim說道，hiv是一種高度動態(tài)化的病毒，其會在感染個體中不斷發(fā)生改變，而且還會產(chǎn)生更加嚴(yán)重的后果；當(dāng)我們開發(fā)疫苗時，我們非常有必要對該病毒進行模擬以便機體免疫系統(tǒng)能夠?qū)W會如何識別并且攻擊病毒，而目前我們所面臨的問題就是如何開發(fā)出一種疫苗能夠擊中不斷變化的病毒靶點。

hiv的移動靶點實際上就是病毒的包膜糖蛋白（env），其位于病毒表面，env會頻繁發(fā)生突變，最終誘發(fā)病毒群體中env突變數(shù)量的增加，這種多樣性無意中就限制了當(dāng)前hiv疫苗的成功率；為了制造出更好的疫苗來實時狙擊不斷變化的hiv，疫苗開發(fā)者就需要知曉患者血液中循環(huán)的到底是攜帶哪種env突變的病毒，同時他們還希望能夠成功預(yù)測這些蛋白如何隨著時間延續(xù)而發(fā)生改變。

這項研究中，研究者受到了金融數(shù)學(xué)模型的啟發(fā)，他們開發(fā)出了新型的計算機工具和方法或許就能夠準(zhǔn)確預(yù)測過去30年里愛荷華市hiv感染人群機體中病毒不同特性的env蛋白進化的機制和方式。這項研究的關(guān)鍵就在于愛荷華大學(xué)特殊的數(shù)據(jù)庫，20世紀(jì)80年代，研究者jack stapleton在愛荷華市建立hiv診所來對感染者進行治療，10年后研究者從數(shù)百名患者中收集了血液樣本，而研究者haim及其同事對樣本hiv中的成百上千個env蛋白進行分離研究，他們檢測了env蛋白結(jié)構(gòu)特性的改變，haim說道，當(dāng)研究病毒顆粒擴散的物理學(xué)過程時，我開始熟悉數(shù)學(xué)，隨后我們對病毒特性改變的模式進行了深入探索。

調(diào)查env的特性就能夠為研究者預(yù)測該蛋白改變的模式提供思路，當(dāng)研究者對來自相同血液樣本中不同病毒的env蛋白進行對比后他們發(fā)現(xiàn)，一些相似的特性非常相似，而另外一些特性則具有高度可變性，研究者將不一致的特性認(rèn)定為“易變性”，每一種特性的易變性在不同患者之間都非常相似。另外一種測定易變性的系統(tǒng)和擴散模型能夠用來在股市中進行預(yù)測，股價的微小波動通常就會符合某支股票的特征。

在hiv的進化和股市中，自身的隨機性或許就具有一種確定和可預(yù)測的結(jié)構(gòu)，而這通常就能夠用來幫助預(yù)測系統(tǒng)的進化趨勢，而本文中研究者所使用的基于擴散的模型就能夠有效描述hiv env蛋白的進化情況。haim說道，我們發(fā)現(xiàn)，從20世紀(jì)80年代多位患者機體血液樣本中所測定的env特性的易變性或許能夠準(zhǔn)確幫助我們預(yù)測病毒的這些特性如何進化；通過檢測一系列患者來準(zhǔn)確預(yù)測病毒未來改變的能力或許就能夠潛在幫助疫苗開發(fā)者開發(fā)針對全世界不同患者群體中特殊形式的hiv疫苗。

最后研究者指出，很幸運的是，基于金融市場的模型啟發(fā)了我們繼續(xù)深入研究，由于病毒具有隨機性的高保守特性，因此我們對hiv改變的預(yù)測是極為準(zhǔn)確的。后期我們還需要進行更為深入的研究來探索如何更好地基于本文研究來開發(fā)有效抵御hiv感染的新型疫苗。

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