科學(xué)家初次在氣溶膠內(nèi)創(chuàng)建德爾塔新冠變種病毒模型
2021年5月，美國(guó)重病操控核心(CDC)正式認(rèn)可SARS-CoV-2--引發(fā)COVID-19的病毒--是空氣傳遞的，這標(biāo)志著它是通過空氣高度傳遞的。如今，加州大學(xué)勝地亞哥分?；瘜W(xué)和生物化學(xué)老師和捐獻(xiàn)主席Rommie Amaro跟美國(guó)各地和世界各地的協(xié)作同伴一塊初次在氣溶膠內(nèi)創(chuàng)建了德爾塔病毒的模型。
這項(xiàng)工作入圍了戈登貝爾獎(jiǎng)，該獎(jiǎng)項(xiàng)由美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)每年頒布，以表?yè)P(yáng)高功能計(jì)算方面的出色造詣。Amaro引領(lǐng)的隊(duì)伍去年因?qū)θ覵ARS-CoV-2病毒和該病毒的刺突蛋白進(jìn)行建模以理解其言行方法和加入身體細(xì)胞的方法而獲取該獎(jiǎng)項(xiàng)。
“持續(xù)第二年入圍戈登貝爾獎(jiǎng)，這真是太好了，”Amaro說道，“但不單這樣，咱們對(duì)這項(xiàng)工作有也許加深咱們對(duì)病毒怎樣通過氣溶膠傳遞的解讀感覺十分高興。這類牽連也許會(huì)變化咱們對(duì)待空氣傳遞重病的方法。”
氣溶膠是巨大的。一根人類頭發(fā)的直徑約為100微米。飛沫--想想你打噴嚏時(shí)從你的嘴巴和鼻子里噴出去的飛沫--大于100微米，并在幾秒鐘內(nèi)落到地上。相比之下，氣溶膠--僅是通過呼吸和說話構(gòu)成的--是一切小過100微米的物品，其能夠在空氣中沉沒數(shù)小時(shí)并進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳遞。
大氣化學(xué)出色主席、氣溶膠對(duì)場(chǎng)景化學(xué)牽連核心(CAICE)主任Kim Prather全面地研發(fā)了海霧和陸地氣溶膠。幾年前，她跟Amaro獲得聯(lián)絡(luò)，指出這類氣溶膠中的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了海水。
Prather說道：“過去往往的思想是，陸地氣溶膠只含蓋鹽水。但咱們發(fā)掘有少量的陸地生物在外面，含蓋蛋白質(zhì)和病毒。我不單認(rèn)定Rommie會(huì)對(duì)研發(fā)這個(gè)感興致，況且認(rèn)定她的工作能夠真實(shí)有利于輔助咱們更好地理解氣溶膠的構(gòu)成和運(yùn)動(dòng)并且空氣中的生存。”
Amaro的試驗(yàn)室開啟借用Prather在海霧方面的工作開發(fā)氣溶膠外表的計(jì)算機(jī)模型。這類模仿為Amaro和她的小組理解通常用來研發(fā)氣溶膠的試驗(yàn)方式和工具鋪平了路途，此外還開發(fā)了一個(gè)有用的框架來創(chuàng)建、模仿和解析高難的氣溶膠模型。
當(dāng)SARS-CoV-2在2020年初顯現(xiàn)時(shí)，她開啟對(duì)該病毒進(jìn)行建模并能顯現(xiàn)出它是怎樣通過一類叫做糖衣的糖衣覆蓋刺突蛋白來傳染宿主細(xì)胞的。
氣溶膠科學(xué)家總是猜疑SARS-CoV-2是通過空氣傳遞的，因而研發(fā)氣溶膠中的病毒供應(yīng)了一個(gè)用證據(jù)來追隨這類猜疑的機(jī)會(huì)。通過借用試驗(yàn)室已然在做的氣溶膠工作和試驗(yàn)室還在做的病毒工作，Amaro將兩者結(jié)合了起來。
“正是這類微小的氣溶膠能夠走得最遠(yuǎn)并加入肺部深處，而這也許是毀滅性的，”Amaro說道，“沒有任意試驗(yàn)工具，沒有任意顯微鏡能夠讓人們看見這樣全面的顆粒，但這類新的計(jì)算顯微鏡讓咱們看見病毒產(chǎn)生了什么--它怎樣挪動(dòng)，它怎樣在飛翔中持續(xù)傳染性?？梢钥匆娔硺游锲返哪樱匆姼饕恍┦窃鯓咏M合在一塊的，這有一類十分強(qiáng)力的力量--它從基本上變化了人們乃至想到要問的各類問題。”
為了更好地理解病毒怎樣在氣溶膠內(nèi)挪動(dòng)和生存，Amaro跟來自世界各地的52個(gè)隊(duì)伍協(xié)作--含蓋橡樹嶺國(guó)度試驗(yàn)室--應(yīng)用他們的Summit超級(jí)計(jì)算機(jī)來模仿模型。Summit是世界上個(gè)別能進(jìn)行這類大范圍模仿的超級(jí)計(jì)算機(jī)之一，它使研發(fā)職員可以看見前所未有的10億個(gè)原子的氣溶膠。
這類模仿含蓋病毒膜的更高難的細(xì)節(jié)并且氣溶膠的可視化。除了SARS-CoV-2病毒之外，這類亞微米級(jí)的呼吸道氣溶膠還含有粘蛋白、肺外表活性劑、水和離子。
粘蛋白是一類聚合物，在含蓋呼吸道在內(nèi)的身體大一些濕潤(rùn)的外表上擺列，它們也許能起到庇護(hù)病毒免受陽(yáng)光等卑劣的外部原因牽連的功效。Amaro的隊(duì)伍正在開拓的一個(gè)如果是SARS-CoV-2的德爾塔變體能否更具傳遞性，一些原因是它仿佛跟粘液蛋白的互動(dòng)這樣之好。
如今模型已然創(chuàng)建，Amaro期望正式創(chuàng)立一個(gè)試驗(yàn)以測(cè)驗(yàn)氣溶膠病毒運(yùn)動(dòng)的預(yù)判。此外，她還在開發(fā)工具以研發(fā)濕度、風(fēng)和其余外部前提怎樣牽連氣溶膠中病毒的傳遞和壽命。
除了盡也許多地理解SARS-CoV-2是怎樣運(yùn)行的急迫需要之外，氣溶膠的計(jì)算機(jī)模型能夠構(gòu)成全面的牽連，此中含蓋氣候科學(xué)和人類健康。
加州大學(xué)勝地亞哥分校醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)系老師Robert"Chip"Schooley博士表達(dá)：“咱們?cè)诖笫⑿袝r(shí)期理解到的是，氣溶膠是傳遞病毒的首要?jiǎng)恿χ?，它們?cè)诓簧倨溆嗪粑啦≡w傳遞中的首要性總是被體系地低估了。咱們對(duì)氣溶膠的理解越多并且它們?cè)鯓映休d病毒和污染物如煙塵、對(duì)健康有不利牽連，咱們就越有本領(lǐng)締造有效的治愈和減緩手段。這有利于全世界人民的公共健康和福祉。”
