Mathematical modeling is actively used to study the mechanisms of human immunodeficiency virus of type 1 (HIV-1) infection. Current HIV-1 therapy involves the regular, lifelong use of multiple antiviral drugs. However, this therapy is associated with varying degrees of side effects due to toxicity, drug interactions, resistance development, and high cost. Mathematical models of HIV-1 infection and optimal control methods can be used to develop effective regimens for applying multiple antiretroviral drugs, taking into account the immune status of HIV-1-infected patients. In this study, we identify the pharmacodynamic parameters of drugs based on a previously constructed stochastic model of the processes that determine viral replication in infected cells. We also study the efficiency of standard therapy for various HIV-1 infection regimens using a system dynamics model. The results of the study indicate the need to take into account differences in the body’s response to therapy based on the criterion of efficiency, which actualizes the task of selecting individual therapy regimens using optimal control methods based on physiologically approved models of HIV-1 infection.
Математическое моделирование активно используется для исследования механизмов развития инфекции вирусами иммунодефицита человека первого типа (ВИЧ-1). Современная терапия ВИЧ-1 инфекции состоит в регулярном использовании на протяжении всей жизни нескольких противовирусных препаратов, однако её применение сопряжено с побочными эффектами разной степени выраженности вследствие токсичности, взаимодействия препаратов, формирования резистентности, а также высокой стоимости. Математические модели ВИЧ-1 инфекции и методы оптимального управления могут быть использованы для построения эффективных режимов применения нескольких антиретровирусных препаратов с учетом иммунного статуса пациентов, инфицированных ВИЧ-1. В данной работе выполнена идентификация параметров фармакодинамики препаратов на основе построенной нами ранее стохастической модели процессов, определяющих размножение вирусов в зараженной клетке, и изучена с помощью модели системной динамики ВИЧ-1 инфекции эффективность стандартной терапии для различных режимов течения ВИЧ-1 инфекции. Результаты исследования указывают на необходимость учета различий в отклике организма на терапию по критерию эффективности, что актуализирует задачу подбора индивидуальных схем терапии с помощью методов оптимального управления на основе физиологически обоснованных моделей ВИЧ-1 инфекции.