초록 ▼

1차 년도의 연구목표는 HIV 증식 현상을 나타내는 수학적 모형을 개발하는 것이다. 기존 모형에서 함께 다루지 못했던 모든 상태변수들, 즉, 건강한 CD4+ T 세포와 감염된 CD4+ T 세포, HIV, 인체의 면역작용을 담당하는 CTL(cytotoxic T cell), HIV 변이, 치료제 효과 등을 모두 고려한 통합모형을 제시한다. 그리고 새로운 통합모형의 파라미터들을 적응 알고리즘을 이용해 추정한다. 아울러 제안된 통합모형의 평형점을 분석함으로써, HIV 증식과 관련해 기존 모형들만으로는 파악하기 어려웠던 현상들을 설명한다.

1차 년도의 연구목표는 HIV 증식 현상을 나타내는 수학적 모형을 개발하는 것이다. 기존 모형에서 함께 다루지 못했던 모든 상태변수들, 즉, 건강한 CD4+ T 세포와 감염된 CD4+ T 세포, HIV, 인체의 면역작용을 담당하는 CTL(cytotoxic T cell), HIV 변이, 치료제 효과 등을 모두 고려한 통합모형을 제시한다. 그리고 새로운 통합모형의 파라미터들을 적응 알고리즘을 이용해 추정한다. 아울러 제안된 통합모형의 평형점을 분석함으로써, HIV 증식과 관련해 기존 모형들만으로는 파악하기 어려웠던 현상들을 설명한다.
2차 년도에는 측정할 수 있는 상태변수들만을 이용해 1차 년도에서 제안한 통합모형의 파라미터를 추정할 수 있도록, 새로운 출력 기반 추정알고리즘을 제안한다. 그리고 이 추정 알고리즘을 적용해 얻은 통합모형에 대해 최적제어기법을 적용함으로써 약물을 최적으로 투여할 수 있도록 하는 방안을 제안한다.

Abstract ▼

The purpose of our research in the first year is to develop a mathematical model for HIV growth mechanism. We devise a unified model to overcome limitations of the existing models. The unified model includes all state variables such as uninfected
CD4+ T cells, infected cells, CTL(cytotoxic T cell

The purpose of our research in the first year is to develop a mathematical model for HIV growth mechanism. We devise a unified model to overcome limitations of the existing models. The unified model includes all state variables such as uninfected
CD4+ T cells, infected cells, CTL(cytotoxic T cell), mutation, and drug effects, which have not been considered altogether in the existing models. In order to estimate the uncertain parameters added in the proposed model, adaptation algorithms
are proposed.
In the second year, new adaptation algorithms are designed such that only the output variables (i.e. the state variables available) are used for feedback. On the basis of the unified model resulting from this output feedback estimation, optimal
treatment strategies are presented by utilizing an optimal control scheme.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• I 연구 계획 요약문 ... 4
• 1. 국문 요약문 ... 4
• II. 연구 결과 요약문 ... 5
• 1. 한글요약문 ... 5
• 2. SUMMARY ... 6
• III. 연구내용 및 결과 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 7
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 7
• I. 개요 ... 7
• II. 통합 모형 제안과 파라미터 추정 ... 8
• II-1. 통합 모형 ... 8
• II-1.1 통합 모형의 제안 ... 8
• II-1.2 평형점 분석 ... 12
• II-2. 통합 모형의 파라미터 추정 ... 13
• III. 출력을 이용한 통합 모형의 파라미터 추정 ... 23
• III-1. 저차 통합 모형 ... 23
• III-1.1 저차 통합 모형의 제안 ... 23
• III-1.2 평형점 분석 ... 24
• III-2. 출력만을 이용한 파라미터 추정 ... 27
• III-2.1 변이모형의 파라미터 추정 ... 28
• III-2.2 산발적 데이터를 이용한 변이모형의 파라미터 추정 ... 35
• III-2.3 통합 모형의 파라미터 추정 ... 42
• IV. 통합 모형을 이용한 최적 약물 투여전략 ... 51
• IV-1. 최적 제어이론을 이용한 약물 투여전략 ... 51
• IV-2. 최적 STI 약물 투여전략 ... 52
• IV-3. 모의실험 ... 54
• V. 부록 ... 59
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 61
• 5. 연구결과의 활용 계획 ... 61
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 62
• 7. 주관연구책임자(공동연구원) 대표적 연구 실적 ... 65
• 8. 참고 문헌 ... 65
• 9. 연구 성과 ... 67
• 10. 기타사항(중요 연구 변경사항 등) ... 67
• [별첨1] 대표연구성과 ... 69
• 자체평가 의견서 ... 74