요약: HIV 진행에 대한 새로운 모형은 HIV가 몇몇 컴퓨터 웜 바이러스와 비슷한 방식으로 퍼진다는 것을 알아내고 초기 치료가 AIDS를 피하는데 중요하다고 예측했다. HIV 전문가들과 네트워크 보안 전문가들은 두 가지 방식—혈관을 통하는 것과 직접 세포들 사이에서 퍼지는 것-을 사용해서 몸에서 HIV가 퍼지는 것이 일부 컴퓨터 웜이 가능한 한 많은 컴퓨터들을 감염시키기 위해서 인터넷과 지역 네트워크 둘 다를 통해서 퍼지는 것과 비슷하다는 것을 알아냈다.

HIV 진행에 대한 한 새로운 모형은 HIV가 일부 컴퓨터 웜 바이러스와 비슷한 방식으로 퍼지는 것을 알아내고 초기 치료가 AIDS를 피하는데 중요하다고 예측했다. 유니버스티칼리지런던(University College London (UCL))에 있는 HIV 전문가들과 네트워크 보안 전문가들이—혈류를 통하는 것과 세포들 사이에서 직접 퍼지는—두 가지 방법을 사용하는 몸에서 HIV의 확산이 일부 컴퓨터 웜이 가능한 한 많은 컴퓨터들을 감염시키기 위해서 인터넷과 국부 네트워크 둘 다를 사용하여 퍼지는 방식과 비슷하다는 것을 알아차렸다. 그들은 함께 일해서 이 ‘혼성 확산’을 위한 모형을 만들었는데, 이것은 주요 임상 시험에서 환자의 HIV로부터 AIDS로의 진행을 정확하게 예측했다.

이 모형을 확인하기 위해서 런던에서 17명의 HIV 환자들로부터 나온 상세한 표본 자료를 사용해서, 혼성 확산이 HIV 진행을 위한 가장 좋은 설명을 제공한다는 것을 보이고 초기 치료의 이점을 강조했다. HIV는 CD4+ T-세포들을 감염시키는데, 이것들은 면역계에서 중요한 역할을 해서 질병들로부터 우리를 보호한다. HIV가 진행하면서, 그것은 면역계가 제대로 기능하지 못할 때—‘후천성 면역 결핍증(acquired immune deficiency syndrome)’ 즉, AIDS라고 알려진 상태—까지 몸에서 활성 T-세포들의 수를 줄인다.

영국 정부가 따르는 현재의 세계보건기구(World Health Organization) 지침은 혈류에서 T-세포들의 수가 특정한 수준 이하로 떨어졌을 때 HIV 치료를 시작하라고만 권장하고 있다. 그러나 이 새 모형은 AIDS가 장기적으로 발달하는 것을 막기 위해서 감염 후에 가능한 한 빨리 치료를 시작해야 한다고 예측했다. “혈류에서 HIV 세포들의 수는 항상 비교적 낮고, 우리의 모형은 단지 혈류만을 통한 HIV의 확산은 AIDS를 일으키기에 충분하지 않을 것임을 보여준다”고 공동 선임 저자인 Benny Chain 교수(UCL 감염 및 면역)는 설명했다. “HIV가 장과 같이 T-세포 군집이 높은 곳에서 발판을 얻었을 때, 그것은 세포-대-세포 전송 기전을 이용해서 효율적으로 그것들 사이에 직접 퍼지는 것 같다. 그런 식으로, 치료를 시작하는 시점에 HIV가 이미 T-세포가 많은 부위에 퍼졌다면, 혈류를 통해서 그것이 퍼지는 것을 막는 것이 AIDS를 멈출 수는 없을 것이다. 우리의 모형은 세포-대-세포 이동을 완벽하게 차단하는 것이 AIDS로의 진행을 막을 것이라고 제시해서, 새로운 치료법을 개발할 필요가 있다고 강조한다”고 Chain 교수는 말했다.

이 모형은 유럽 전체의 군사 및 경찰 컴퓨터 네트워크를 감염시켰고 오늘날에서 여전히 활성이 있는 2008년에 처음으로 감지된 매우 큰 손상을 일으키는 ‘Conficker’ 웜과 같은 컴퓨터 웜과 HIV 사이의 비슷한 점들에서 영감을 얻었다. “HIV와 Conficker는 공통점이 많다”고 주저자인 Changwang Zhang(UCL 컴퓨터 과학)은 말했다. “그것들은 둘 다 혼성 확산 기전을 이용하고, 매우 오랫동안 지속되며 박멸하기가 엄청 어렵다. 우리의 모형은 우리가 이 중요한 성질들을 설명하고 그 감염 과정을 예측할 수 있게 해준다”고 Zhang은 덧붙였다.

Changwang의 지도교수이며 공저자인 Shi Zhou(UCL 컴퓨터 과학)는 “비록 사이버보안 공동체가 Conficker를 맞붙기 위해서 전례 없는 협력을 조직했지만, 여전히 인터넷으로부터 Conficker를 제거하는데 실패하고 있다. HIV 연구자들은 비슷한 문제에 직면해 있다. 우리는 혼성 확산에 대한 우리의 새로운 이해가 우리가 HIV와 Conficker에 대항해서 싸우는 것을 도울 것이라고 바라고 있다”고 Zhou는 덧붙였다.

공저자인 Clare Jolly(UCL 감염 및 면역)가 이끄는 연구실은 이전에 일부 약물들이 HIV가 세포들 사이의 직접적으로 퍼지는 것을 막는데 다른 것들보다 더 낫다는 것을 보였다. 그러나, 내부 장기 안에서 일어나기 때문에 환자들에서 세포-대-세포 확산을 직접적으로 측정하는 것은 불가능하다. “이 새로운 모형을 가지고, 우리는 실제 환자들에서 HIV 확산에 대한 다른 모형들에 대항해서 약물들의 효과를 평가할 수 있을 것”이라고 Jolly는 설명했다. “이것은 무엇이 효과가 있고 왜 그런지를 이해하기 위해서 약물 시험들의 결과들을 해석할 때 귀중할 수 있다. 우리가 직접적으로 관찰할 수 없는 과정들을 이해하기 위해서 컴퓨터 모형들을 이용하는 것은 물리과학에서 흔하며 많은 기초적인 이론들을 보조한다. 우리 모형은 세포-대-세포 확산이 HIV확산에서 중요한 부분이라는 중요한 증거를 제공하며, 우리는 미래 동물 시험들에서 이것을 직접적으로 보여주고 싶다”고 Jolly는 말했다.

Journal Reference: Changwang Zhang, Shi Zhou, Elisabetta Groppelli, Pierre Pellegrino, Ian Williams, Persephone Borrow, Benjamin M. Chain, Clare Jolly. Hybrid Spreading Mechanisms and T Cell Activation Shape the Dynamics of HIV-1 Infection.PLOS Computational Biology, 2015; 11 (4): e1004179 DOI:10.1371/journal.pcbi.1004179