研究發(fā)現(xiàn)，冠狀病毒的形狀會影響其傳播

來源：生物通作者：人氣：-發(fā)表時間：2022-09-02 09:44:00【大中小】

摘要：科學家們已經(jīng)開發(fā)出了迄今為止最精確的關(guān)于冠狀病毒粒子如何旋轉(zhuǎn)的模型。

現(xiàn)在，一個全球研究團隊，包括來自加拿大皇后大學和日本沖繩科學技術(shù)研究所(OIST)的科學家，已經(jīng)模擬了不同的橢圓形狀如何影響這些病毒顆粒在液體中旋轉(zhuǎn)的方式，影響了病毒傳播的容易程度。這項研究最近發(fā)表在《流體物理學》雜志上。

圖1 不同的橢圓形狀如何影響這些病毒顆粒在液體中旋轉(zhuǎn)的方式（圖源：[1]）

OIST力學和材料部門負責人埃利奧特·弗里德教授說:“當冠狀病毒顆粒被吸入時，這些顆粒會在鼻子和肺部的通道中移動。我們感興趣的是研究它們在這些環(huán)境中的移動程度。”

圖2 多種形性SARS冠狀病毒粒子的低溫電子顯微照片（圖源：[1]）

科學家模擬的特定運動類型被稱為旋轉(zhuǎn)擴散率，它決定了顆粒在流體中移動時的旋轉(zhuǎn)速度(在冠狀病毒中是唾液滴)。更光滑、流體動力更強的粒子遇到的流體阻力更小，旋轉(zhuǎn)更快。對于冠狀病毒顆粒來說，這種轉(zhuǎn)速會影響病毒附著和感染細胞的能力。

弗里德教授解釋說:“如果粒子旋轉(zhuǎn)太多，它們可能沒有足夠的時間與細胞相互作用，從而感染細胞，如果它們旋轉(zhuǎn)太少，它們可能無法以必要的方式相互作用。”

在這項研究中，科學家們模擬了旋轉(zhuǎn)的長橢球和扁橢球。這些形狀與球體(有三個相同長度的軸)只在其中一個軸上不同，長形有一個較長的軸，而扁形有一個較短的軸。在極端情況下，長形會拉長成棒狀，而扁形會擠壓成硬幣狀。但對于冠狀病毒顆粒來說，差異更微妙。

科學家們還把這個模型做得最逼真，在橢球面上添加了尖刺蛋白。女王大學和OIST此前的研究表明，三角形刺突蛋白的存在降低了冠狀病毒顆粒的旋轉(zhuǎn)速度，可能會增加它們感染細胞的能力。

在這里，科學家們用一種更簡單的方式模擬了刺突蛋白——每個刺突蛋白由橢球表面的一個球體代表。

OIST力學與材料部門的博士后研究員Vikash Chaurasia博士解釋說:“然后，我們假設(shè)每個橢球形狀的表面都包含相同的電荷，從而計算出了這些尖刺的排列。”“帶有相同電荷的尖峰會互相排斥，并傾向于盡可能地遠離對方。因此，它們最終以一種最小化排斥力的方式均勻分布在粒子中。”

圖3 根據(jù)常規(guī)剛性珠棒理論，橢球形冠狀病毒顆粒特征

在他們的模型中，研究人員發(fā)現(xiàn)，一個粒子與球形形狀的差異越大，它的旋轉(zhuǎn)速度就越慢。這可能意味著這些顆粒能夠更好地排列并附著在細胞上。

研究人員承認，這個模型仍然很簡單，但它讓我們更接近于了解冠狀病毒的傳輸特性，并有助于確定其感染成功的關(guān)鍵因素之一。

參考資料：

[1]M. A. Kanso, M. Naime, V. Chaurasia, K. Tontiwattanakul, E. Fried, A. J. Giacomin. Coronavirus pleomorphism. Physics of Fluids, 2022; 34 (6): 063101 DOI: 10.1063/5.0094771


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