帮助优化疫苗开发的数学模型

当涉及到针对病毒感染的新型疫苗设计时，疫苗开发人员必须做出几个重大决定。其中之一是他们希望诱导的免疫反应类型的选择。

在最近的一篇论坛文章中免疫学发展趋势由Andreas Meyerhans和Gennady Bocharov领导的UPF和俄罗斯莫斯科Marchuk数值数学研究所的一组研究人员提供了一篇理论论文，可能有助于解决这个问题。研究人员使用了一种数学模型为了更好地了解免疫系统对疫苗的反应。这有助于改善疫苗设计并简化相关的技术挑战。

病毒是细胞内的寄生虫，需要宿主细胞来繁殖。因此，对于病毒要感染人类，它必须接触人体的一些细胞，使病毒得以繁殖。子代病毒将在被感染的细胞内组装，并在释放后感染周围的其他靶细胞。如果没有任何免疫反应来对抗病毒，它将继续传播，并可能造成器官损伤。

研究人员使用数学模型来更好地理解免疫系统对疫苗的反应。这可能有助于改进疫苗设计并简化相关的技术挑战。

疫苗是为宿主提供病毒特异性免疫的最具成本效益的方法，这将帮助宿主将传染性病毒保持在致病性水平以下。为了做到这一点，疫苗可能会诱导抗体，帮助中和聚集的游离病毒和病毒特异性细胞毒性T细胞被感染细胞从而减少产生病毒的细胞数量。

虽然免疫反应的两个方面被认为对疫苗效力至关重要，但问题是它们如何合作?他们的行为是简单的附加还是不止附加?研究人员现在通过使用基于病毒感染动态的模型检查抗体和细胞毒性T细胞的贡献，解决了这些基本问题。他们表明，这两个主要的病毒感染控制因素是乘数合作，而不是相加。虽然这种关系可能看起来相当抽象，但它对疫苗开发具有非常实际的影响。

例如，为了有效，病毒疫苗需要增加基本的免疫反应这可以通过两种方式实现。要么是抗体，要么是细胞毒性T细胞都增加了10,000倍，或者每个反应只增加了100倍。后者在实际应用中可能更容易获得，从而为疫苗开发人员的设计提供了不同的选择。

虽然这些考虑只是基于理论基础，还需要实验验证，但这一方向的第一批数据正在出现。Bocharov说:“我们希望我们的概念工作将积极帮助疫苗设计。”这项研究的最后一位作者Meyerhans补充说:“我们的考虑可能有助于简化新型疫苗的技术挑战，从而对医疗保健有一些实际用途。”