A fundamental research on a new AIDS treatment based on an error rate control of HIV-1 reverse transcriptase

基于HIV-1逆转录酶错误率控制的艾滋病新疗法的基础研究

• 批准号: 22500273
• 负责人: HARADA Koji
• 金额: $ 2.08万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22500273/
• 关键词: HIV; HIV 逆転写酵素; 変異原; ポピュレーションダイナミクス; 擬種; エイズ; HIV-1; シミュレーション; 数理モデル; 代替治療; HIV-1逆転写酵素; 分子シミュレーション; 非線形動力学

The present project aims to establish theoretical bases on an alternative AIDS treatment for ART, which simultaneously administers multiple anti-HIV drugs to an AIDS patient. It is well known that HIV-1 is frequently-mutated. The alternative AIDS treatment is by inducing excess mutations to HIV-1 RNA(+) genome, to drive HIV-1 quasi-species population to self-destruction. Namely it uses the HIV-1error-prone character as an underhanded way. This project proposes a novel HIV-1 mathematical model considered viral kinetic processes such as mutation, replication, infection and mutagenic activities to control HIV-1 mutation rate. Numerical simulations of the model show that enhancement of a HIV-1 mutation rate causes an “error catastrophe”to HIV-1 quasi-species population. Furthermore, analyses of local asymptotic stability of the self-destruction state reveal that the alternative AIDS treatment haseffectiveness under certain specific viral conditions.

本项目旨在为ART的替代性艾滋病治疗建立理论基础，ART同时向艾滋病患者施用多种抗HIV药物。众所周知，HIV-1是经常突变的。另一种艾滋病治疗方法是通过诱导HIV-1 RNA（+）基因组的过量突变，驱使HIV-1准种群体自我毁灭。也就是说，它利用HIV-1容易出错的特性作为一种阴险的方式。本研究提出一种新的HIV-1数学模型，该模型考虑了病毒的突变、复制、感染和诱变等动力学过程，以控制HIV-1的突变率。数值模拟结果表明，HIV-1突变率的提高会导致HIV-1准种种群的“错误灾难”。此外，对自毁状态的局部渐近稳定性的分析表明，艾滋病的替代治疗在某些特定的病毒条件下是有效的。

项目成果

A pattern formation mechanism of a cellular automaton evolving on a mutual determination rule of variables and a dynamics

基于变量互决定规则和动力学演化的元胞自动机的模式形成机制

• 发表时间: 2012
• 期刊: Proc. of AROB 17th
• 作者: Kouji Harada; Yoshiteru Ishida
• 通讯作者: Yoshiteru Ishida

Toward Development of a Strategy to Drive HIV-1 into Self-Extinction through the Error Catastrophe

制定通过错误灾难驱动 HIV-1 自我灭绝的策略

• 发表时间: 2012
• 期刊: Proc.of AROB 17th
• 作者: Kouji Harada;Yoshiteru Ishida
• 通讯作者: Yoshiteru Ishida

Complex Spatial-Temporal Patterns Developed from an Interaction of Functions and Data

函数和数据交互形成的复杂时空模式

• 发表时间: 2013
• 期刊: International Journal of innovative ComputingInformation and Control
• 作者: Kouji Harada; Yoshiteru Ishida
• 通讯作者: Yoshiteru Ishida

Toward elucidation of longevity of immunological memory

阐明免疫记忆的寿命

• 发表时间: 2011
• 期刊: Lecture Notes in Computer Science 、Springer-Verlag
• 作者: Kouji Harada; Yoshiteru Ishida
• 通讯作者: Yoshiteru Ishida

突然変異原作用下におけるHIV-1 擬種集団の自壊ダイナミクスの解析

诱变剂作用下HIV-1准种群自毁动态分析

• 发表时间: 2013
• 期刊: 京都大学数理解析研究所講究録
• 作者: Fujisawa;H.;原田耕治;藤澤 洋徳;Fujiwara S;藤澤洋徳;原田耕治
• 通讯作者: 原田耕治