Результаты работы модели с применением препарата

Предположим, что при введении противовирусного препарата его концентрация в организме остается постоянной, а выживаемость мутантов различных типов характеризуется величинами, приведенными в таблице 3.

На рисунке15 показана динамика численности квазивидов при концентрации препарата, равной 0,03 и начальных условиях (3.4), которые соответствуют однородной начальной популяции.

Численность резистентных мутантов начинает круто расти. Преобладающими с течением времени становятся квазивидыM41L+T215Yи T215Y, характеризующиеся наибольшими значениями функции приспособленности при заданной концентрации лекарства.

Рисунок 15 – Численность квазивидовпри концентрации AZTμM = 0,03

На рисунке 16 представлена динамика численности квазивидов при концентрации лекарства 0,3и начальных условиях (3.4).

Рисунок 16 – Численность квазивидовпри концентрации AZTμM = 0,3

При введении противовирусной терапии численность квазивидов в популяции устанавливается только около 400 цикла, доминирующим является квазивидM41L+T215Y, за ним следуют T215Y, M41L+T215S иM41L+T215N. Дикий тип имеет уже наименьшую численность.

На рисунках17 и18показана динамикаквазивидов для вирусной популяции, состоящей в начальный момент времени из одинакового количества геномов всех видов, что соответствует начальным условиям (3.5), под воздействием противовирусного препаратас концентрацией 0,03 и 0,3 соответственно.

Рисунок 17показывает установление численности квазивидов примерно за 700 циклов. Лучшую сопротивляемость лекарству и наибольшую численность геномов показывает мутант M41L+T215Y, наименьшую сопротивляемость – дикий тип.

Рисунок 17 – Численность квазивидовпри концентрации AZTμM = 0,03

Рисунок18 показываетдинамику квазивидов при введении лекарства с концентрацией 0,3. При этом численности геномов устанавливаются за 200 циклов. Доминирующим видомтак же является мутант M41L+T215Y.

Рисунок 18 – Численность квазивидовпри концентрации AZTμM = 0,3

Численные результаты работы модели показывают, что в процессе воспроизводства популяция по-прежнему остается неоднородной, но соотношение численности составляющих ее квазивидов существенно изменяется в зависимости от условий – концентрации противовирусного препарата.

Графический интерфейс

В состав MatLab входит среда GUIDE для создания приложений с графическим интерфейсом пользователя. Для упрощения запуска моделей, представленных в работе, воспользуемся этой средой и создадим графический интерфейс.

Окно запущенного приложения показано на рисунке 19.

Рисунок 19 – Главное окно

Выбранная модель запускается в новом окне по нажатию на одну из кнопок главного окна. Примеры запуска обеих моделей показаны на рисунках 20 и 21.

Рисунок 20 – Пример запуска модели, описанной ОДУ

Рисунок 21 – Пример запуска стохастической модели

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для изучения процесса вирусной репликации при инфицировании вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), отличающейся рядом особенностей, учет которых усложняет построение моделей на основе обыкновенных дифференциальных уравнений, можно использовать подходы на основе генетических алгоритмов.Если же численность популяции велика, эволюция может рассматриваться как детерминированный процесс. В этом случае эволюционная динамика популяции может быть описана системой обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ).

Выпускная квалификационная работа посвящена построению стохастической модели динамики популяции квазивидов ВИЧ, а также построению модели, описанной с помощью ОДУ.

В работе генетические алгоритмы и ОДУ использованы для моделирования эволюции популяциивирусов с учетом действия таких процессов, как рекомбинации, точечные мутации, репликация вирусных геномов и отбор потомков по величине функции приспособленности.

Используется четырехбуквенный алфавит, соответствующий реальной кодировке нуклеотидов. Для численной реализации модели написана программа при помощи средств MATLAB.

В результате построения моделей было показано,что соотношение численности составляющих популяцию квазивидов существенно изменяется в зависимости от условий – концентрации противовирусного препарата, которые отражены в значениях функции приспособленности.