En esta imagen podemos ver la motilidad de células del sistema inmunitario en ganglios linfáticos cuando un individuo está afectado por el virus del sida, según se prevee en un modelo matemático. Podemos observar la trayectoria de 15 linfocitos T – cada uno representado con un color – durante 5 horas en los ganglios linfáticos. Un subconjunto de células T citotóxicas son las responsables de atacar y destruir las células infectadas o cancerígenas..
La imagen pertenece a un estudio liderado por Gennady Bocharov del Instituto Marchuk en Rusia, y ha contado con la colaboración del profesor de investigación ICREA del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud, Universidad Pompeu Fabra (DCEXS-UPF), Andreas Meyerhans. Han descrito un modelo matemático que ayuda a prever la actividad del sistema inmunitario ante una infección, en este caso por el virus del sida (VIH).
Han cuantificado el movimiento de los linfocitos T a partir de imágenes de los tejidos de los ganglios linfáticos, donde han observando la trayectoria espacial que vemos representada en la imagen.
El modelo matemático descrito y la subsiguiente simulación in-silico permiten prever cuántas células inmunitarias son necesarias en el ganglio linfático para bloquear el progreso del virus del sida. La segunda ley de Newton (el producto de la velocidad por la masa es igual a la suma de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo) les ha permitido formular las ecuaciones generales del modelo, puesto que cada uno de los más de 12.000 linfocitos T estudiados se mueve siguiendo esta ley.
Los autoresutilizaron su modelo matemático y las simulaciones in-silico subsiguientes para definir cuantas células se necesitan en los ganglios linfáticos para bloquear la expansión del VIH.
Simulando en un ordenador la propagación de la infección mediante este modelo, los investigadores han visto como la motilidad de los linfocitos T determina su capacidad para detectar y destruir células infectadas por el VIH. Se sabe que las células infectadas liberan partículas virales entre 18 y 24 horas desde el inicio de la infección. Por este motivo, es necesario que haya bastante linfocitos activos antes de las 18h – según el modelo, un 5% de los linfocitos T citotóxicos totales.
Pero durante una infección por VIH crece el tejido conectivo de los ganglios linfáticos. Esto reduce la motilidad de los linfocitos y puede ser que no estén a tiempo para detener la propagación del virus. Así, el modelo sugiere que las futuras vacunas contra el VIH tendrían que conseguir más del 5% de los linfocitos T citotóxicos específicos del antígeno y garantizar su movilidad normal.
Este modelo matemático se podría adaptar para estudiar otras dolencias infecciosas y ayudar a desarrollar niveles de células inmunitarias para combatirlas.
Fuentes de financiación: Fundación Científica Rusa, el «Program 5-100» de la Universidad de RUDN, el Ministerio de Economía Español, la Indústria y Competitividad y FEDER y el Programa para Unidades de Excelencia en I&D «María de Maeztu»
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Grebennikov Dmitry, Bouchnita Anass, Volpert Vitaly, Bessonov Nikolay, Meyerhans Andreas, Bocharov Gennady. Spatial Lymphocyte Dynamics in Lymph Nodes Predicts the Cytotoxic T Cell Frequency Needed for HIV Infection Control. Frontiers in Immunology, June 2019. DOI: 10.3389/fimmu.2019.01213.
