[논문]일정한 약물 투여를 통한 HIV 감염자의 long-term Non-Progressor 전환 치료

김진영; 김원희; 고지현; 정한별; 정정주

일정한 약물 투여를 통한 HIV 감염자의 long-term Non-Progressor 전환 치료
Treatment for HIV-Infected Patients to Induce Long-Term Non-Progressor with Constant Drug Dosage 원문보기

전기학회논문지. The transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. D / D, 시스템 및 제어부문, v.54 no.4, 2005년, pp.259 - 266

김진영 (한양대 공대 전자전기컴퓨터공학부) , 김원희 ((주)삼성전자 TN총괄) , 고지현 (McGill University 의대 신경과학부) , 정한별 (한양대 공대 전기공학과) , 정정주 (한양대 공대 전자전기컴퓨터공학부)

Abstract ▼ AI-Helper

This paper presents a therapy that uses a constant drug dosage for leading HIV-infected patient to LTNP (Long-Term Non-Progressor). Based on analysis of CTLp (Cytotoxic T Lymphocyte precursor) concentration at equilibrium point and its bifurcation, we found the therapy with a drug whose efficacy is less than a certain level brings higher CTLp concentration at the equilibrium point. We observed a treatment with constant drug dosage whose efficacy is less than full treatment may lead HIV-infected patient to LTNP. It turns out that the treatment whose efficacy is less than full treatment is better in the point of performance on controllability.

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

효율성이 연속적으로 변하는 약물치료는 임상적으로 HIV 치료에 적용하기 어려우며, 돌연변이 발생확률을 높인다. 따라서 본 논문에서는 효율성이 일정한 약물치료를 통하여 HIV 환자를 LTNP로 전환하는 방법을 제시하였다. 약물치료의 효율성에 따른 분기와 안정한 평형점의 CTLp 밀도가 변화함을 관찰하였고, 이를 바탕으로 서로 다른 효율성을 갖는 약물치료를 적용한 모의실험을 하였다.
그리고 HIV 감염자를 치료하지 않을 때 LTNP 평형점은 약 #이다. 본 논문에서는 HIV 감염자 A, B를 RTI로 650일 동안 각각 # 로 치료를 한 경우, 감염자의 상태 진행과 가제어성의 변화에 대해서 알아본다.
본 논문에서는 서로 다른 초기조건을 가지는 HIV 감염자 두 명을 가지고 모의실험을 하였다. HIV 감염자 A는 HIV에 감염된 지 오래된 사람으로 면역 시스템보다 HIV가 우세하며, 초기조건은 #이다.
본 논문에서는 최적제어기법이나 STI를 이용한 치료에 따른 돌연변이 발생을 억제하기 위하여, 지속적이고 일정한 약물 투여를 통해 CTLp의 밀도를 증가시킴으로써 더 실용적으로 환자를 LTNP로 전환할 수 있는 치료방법을 제시 한다. 일정한 약물 투여를 고려하기 위하여 [13]에서 제시된 약물치료 효과의 변화에 따른 분기 (bifurcation)현상과 평형 점에서의 CTLp의 밀도를 알아보았다.

제안 방법

본 논문의 2절에서는 HIV-면역계 모델을 알아보고, 치료 효율성에 따른 평형점의 안정도 변화를 알아본다. 3절에서는 제시된 모델을 가지고 약물치료 모의실험을 하여 환자의 상태 변화와 약물 치료 효율성에 따른 가제어성의 변화에 대해서 알아본다.
따라서 본 논문에서는 효율성이 일정한 약물치료를 통하여 HIV 환자를 LTNP로 전환하는 방법을 제시하였다. 약물치료의 효율성에 따른 분기와 안정한 평형점의 CTLp 밀도가 변화함을 관찰하였고, 이를 바탕으로 서로 다른 효율성을 갖는 약물치료를 적용한 모의실험을 하였다. 모의실험결과를 통해 CTLp의 밀도가 높은 평형점이 안정하게 되는 일정값 이하의 효율성을 갖는 치료를 해야 약물 투여 중단 후에도 환자가 장기간 동안 AIDS로 진행하지 않을 수 있음을 확인하였다.
본 논문에서는 최적제어기법이나 STI를 이용한 치료에 따른 돌연변이 발생을 억제하기 위하여, 지속적이고 일정한 약물 투여를 통해 CTLp의 밀도를 증가시킴으로써 더 실용적으로 환자를 LTNP로 전환할 수 있는 치료방법을 제시 한다. 일정한 약물 투여를 고려하기 위하여 [13]에서 제시된 약물치료 효과의 변화에 따른 분기 (bifurcation)현상과 평형 점에서의 CTLp의 밀도를 알아보았다. 그 결과 높은 효율성을 갖는 치료를 하면 안정한 평형점의 CTLp 밀도가 0이 된다는 점과, 낮은 효율성을 갖는 약물치료를 통하여 CTLp 를 지속적으로 증가시켜서 HIV 환자를 LTNP로 전환할 수 있음이 관찰되었다.
HAART를 중단하면 치료 전 상태로 되돌아가 HIV 밀도가 다시 증가하기 때문에 지속적인 치료가 요구되지만, HAART는 심각한 부작용을 초래하므로 장기간 이용이 어렵다 [4]. 장기간의 치료로 인한 부작용을 해결하기 위하여 환자를 약물 투여 없이도 낮은 HIV 밀도와 높은 CD4 보조 T 세포 밀도를 유지하는 상태, 즉 LTNP (Long- Term Non-Progressor)의 상태로 전환하는 치료방법이 필요 총게 되었다. HIV 감염자가 LTNP이면 체내에 HIV가 있으나 면역계의 반응으로 CD4 보조 T 세포수가 높은 수준으로 유지되어, 약물투여 없이 7년 이상 AIDS 상태로 진행하지 않는다.

이론/모형

HIV 환자를 LTNP로 전환하는 데는 CTLp가 중요한 역할을 한다. 따라서 본 논문에서는 [5]에서 제안된 CTLp가 고려된 4차 모델을 사용하였다. 모델 (1)의 동역학을 그림으로 나타내면 그림 1과 같다[15].

성능/효과

그리고 치료 중단 후에는 치료 도중 일정 수준으로 밀도가 높아진 CTLp와 CTLe에 의하여 HTV 감염이 억제되고, 감염된 CD4 보조 T 세포 밀도가 계속 낮게 유지된다. 그 결과 HIV 감염자 B는 LTNP로 전환되었다.
일정한 약물 투여를 고려하기 위하여 [13]에서 제시된 약물치료 효과의 변화에 따른 분기 (bifurcation)현상과 평형 점에서의 CTLp의 밀도를 알아보았다. 그 결과 높은 효율성을 갖는 치료를 하면 안정한 평형점의 CTLp 밀도가 0이 된다는 점과, 낮은 효율성을 갖는 약물치료를 통하여 CTLp 를 지속적으로 증가시켜서 HIV 환자를 LTNP로 전환할 수 있음이 관찰되었다. 또한, [14]에서 제시된 가제어성 (controllability) 을 통해, 치료의 효율성이 특정 분기점 이상일 때보다 오히려 그 이하일 때, 약물이 면역계를 더 효과적으로 제어할 수 있음을 추정할 수 있었다.
# 범위에서 W)가 작을수록 안정한 평형점의 CTLp 밀도가 높으므로 낮은 효율의 치료를 하는 도중에 CTLp 밀도가 더 많이 높아지며, 약물투여 중단 시와 LTNP 상태의 CTLp 밀도 차이가 상대적으로 작아짐을 알 수 있다. 그러나 모의실험 결과, #범위에서(t)가 클수록 감염되지 않은 CD4 보조 T 세포와 감염된 CD4 보조 T 세포의 밀도가 빠르게 원하는 값으로 수렴함으로써 기회감염과 HIV 돌연변이 발생확률이 낮아짐이 관찰되었다. 따라서 적절한 약물치료 효율성 선택이 중요시된다[18].
이는 가제어성이 비슷한 수준으로 유지되어 면역계가 HIV 혹은 감염된 CD4 보조 T 세포를 더 효율적으로 제어한다고 볼 수 있다. 따라서 높은 효율성의 약물 치료로 감염된 CD4 보조 T 세포 밀도를 급격히 낮추는 것보다는 CTLp 밀도를 증가시켜서 LTNP로 전환할 수 있도록 일정값 이하의 효율의 약물치료를 하는 것이 인체에 대한 치료의 효과성면에서 더 나은 결과를 얻을 수 있음을 확인하였다.
그리고 치료 중단 후에는 CTLp와 CTLe가 관련된 적응면역 반응에 의하여 HIV 감염이 억제된다. 따라서 약물의 투여를 중단하면 초기에는 감염되지 않은 CD4 보조 T 세포 밀도가 감소하다가 곧 일정한 수준 이상으로 점차적으로 수렴한다.
모의실험결과를 통해 CTLp의 밀도가 높은 평형점이 안정하게 되는 일정값 이하의 효율성을 갖는 치료를 해야 약물 투여 중단 후에도 환자가 장기간 동안 AIDS로 진행하지 않을 수 있음을 확인하였다. 또한 병의 잔행에 따른 가제어성 행렬의 최소 특이값을 비교한 결과, 낮은 효율성을 갖는 치료가 오히려 HIV 치료에 상대적으로 높은 치료효과를 가질 수 있음을 확인하였다.
그 결과 높은 효율성을 갖는 치료를 하면 안정한 평형점의 CTLp 밀도가 0이 된다는 점과, 낮은 효율성을 갖는 약물치료를 통하여 CTLp 를 지속적으로 증가시켜서 HIV 환자를 LTNP로 전환할 수 있음이 관찰되었다. 또한, [14]에서 제시된 가제어성 (controllability) 을 통해, 치료의 효율성이 특정 분기점 이상일 때보다 오히려 그 이하일 때, 약물이 면역계를 더 효과적으로 제어할 수 있음을 추정할 수 있었다.
약물치료의 효율성에 따른 분기와 안정한 평형점의 CTLp 밀도가 변화함을 관찰하였고, 이를 바탕으로 서로 다른 효율성을 갖는 약물치료를 적용한 모의실험을 하였다. 모의실험결과를 통해 CTLp의 밀도가 높은 평형점이 안정하게 되는 일정값 이하의 효율성을 갖는 치료를 해야 약물 투여 중단 후에도 환자가 장기간 동안 AIDS로 진행하지 않을 수 있음을 확인하였다. 또한 병의 잔행에 따른 가제어성 행렬의 최소 특이값을 비교한 결과, 낮은 효율성을 갖는 치료가 오히려 HIV 치료에 상대적으로 높은 치료효과를 가질 수 있음을 확인하였다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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