Quá trình tiến hóa sinh kháng thuốc của vi-rút HIV với cây đột biến di truyền theo mô hình Markov

Evolution of Drug Resistance of HIV Virus with Mutagenetic Tree according to Markov Model

  • Văn Thế Nguyễn
  • Văn Nhân Tạ
  • Nguyễn Thị Kim Duyên
  • Trịnh Mai Phương
  • Nguyễn Thị Hồng Minh
Keywords: Mô hình Markov ẩn, thuật toán EM, cây đột biến di truyền, thuốc Efavirenz

Abstract

Trong bài báo này, chúng tôi dự đoán quá trình tiến hóa của vi-rút HIV qua 14 đột biến kháng thuốc trong phác
đồ điều trị sử dụng thuốc Efavirenz bằng mô hình Markov ẩn và cây đột biến di truyền. Với dữ liệu mới gồm 396 bệnh nhân trên cơ sở dữ liệu kháng thuốc HIV của trường đại học Stanford, chúng tôi tiến hành kiểm định giả thiết và nhận thấy dữ liệu phù hợp để đưa vào mô hình tính toán. Phần thực nghiệm cho thấy thuật toán EM dùng để ước lượng và tối ưu tham số khi áp dụng vào mô hình có tốc độ hội tụ nhanh. Hơn nữa, dựa vào các tham số sau khi tối ưu, chúng tôi cũng xác định được thứ tự xuất hiện của các đột biến theo thời gian trong đó đột biến K103N xuất hiện sớm nhất.

Author Biography

Văn Thế Nguyễn
Nguyễn Văn Thế∗ Tạ Văn Nhâny Nguyễn Thị Kim Duyên∗ Trịnh Mai Phương∗ Nguyễn Thị Hồng Minh∗

∗ Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
{nguyenvanthe, nguyenthikimduyen_ch2020, trinhmaiphuong_ch2020, minhnth}@hus.edu.vn
y Công ty TNHH LOBI Việt Nam, Hà Nội, Việt Nam
tavannhan@gmail.com

References

F. Crick, “Central Dogma of Molecular Biology,” Nature, vol. 227, no. 5258, pp. 561–563, Aug. 1970.

H. M. Temin and D. Baltimore, “RNA-Directed DNA Synthesis and RNA Tumor Viruses,” in Advances in Virus

Research, K. M. Smith, M. A. Lauffer, and F. B. Bang, Eds. Academic Press, Jan. 1972, vol. 17, pp. 129–186.

R. C. Gallo, “Summary of Recent Observations on the Molecular Biology of RNA Tumor Viruses and Attempts

at Application to Human Leukemia,” American Journal of Clinical Pathology, vol. 60, no. 1, pp. 80–87, Jul. 1973.

B. D. Preston, B. J. Poiesz, and L. A. Loeb, “Fidelity of HIV-1 reverse transcriptase,” Science (New York, N.Y.), vol. 242, no. 4882, pp. 1168–1171, Nov. 1988.

N. Beerenwinkel and M. Drton, “A mutagenetic tree hidden Markov model for longitudinal clonal HIV sequence data,” Biostatistics (Oxford, England), vol. 8, no. 1, pp. 53–71, Jan. 2007.

S.-Y. Rhee, M. J. Gonzales, R. Kantor, B. J. Betts, J. Ravela, and R. W. Shafer, “Human immunodeficiency virus reverse transcriptase and protease sequence database,” Nucleic Acids Research, vol. 31, no. 1, pp. 298–303, Jan. 2003.

L. Bacheler, S. Jeffrey, G. Hanna, R. D’Aquila, L. Wallace, K. Logue, B. Cordova, K. Hertogs, B. Larder, R. Buckery, D. Baker, K. Gallagher, H. Scarnati, R. Tritch, and C. Rizzo, “Genotypic correlates of phenotypic resistance to efavirenz in virus isolates from patients failing nonnucleoside reverse transcriptase inhibitor therapy,” Journal of Virology, vol. 75, no. 11, pp. 4999–5008, Jun. 2001.

C. E. Lunneborg, “Random assignment of available cases: Bootstrap standard errors and confidence intervals,” Psychological Methods, vol. 6, no. 4, pp. 402–412, 2001.

N. Beerenwinkel and M. Drton, Mutagenetic Tree Models. Cambridge University Press, 2005.

R. Desper, F. Jiang, O.-P. Kallioniemi, H. Moch, C. H. Papadimitriou, and A. A. Schaffer, “Inferring Tree Models ¨

for Oncogenesis from Comparative Genome Hybridization Data,” Journal of Computational Biology, vol. 6, no. 1,

pp. 37–51, Jan. 1999, publisher: Mary Ann Liebert, Inc., publishers.

O. Cappé, “Online EM Algorithm for Hidden Markov Models,” Journal of Computational and Graphical Statistics, vol. 20, no. 3, pp. 728–749, 2011.

A. P. Dempster, N. M. Laird, and D. B. Rubin, “Maximum Likelihood from Incomplete Data Via the EM Algorithm,” Journal of the Royal Statistical Society: Series B (Methodological), vol. 39, no. 1, pp. 1–22, 1977.

Published
2021-12-12