Coronavirusets form påvirker dets overførsel, finder undersøgelse

Siden starten af ​​COVID-19-pandemien er billeder af coronavirus, SARS-CoV-2, blevet brændt i vores sind. Men den måde, vi forestiller os virussen, typisk som en kugle med spidser, er strengt taget ikke nøjagtig. Mikroskopbilleder af inficeret væv har afsløret, at coronavirus-partikler faktisk er ellipsoide og viser en bred vifte af sammenklemte og aflange former.

Nu har et globalt forskerhold, inklusive videnskabsmænd fra Queen's University, Canada og Okinawa Institute of Science and Technology (OIST), Japan, modelleret, hvordan de forskellige elliptiske former påvirker den måde, disse virale partikler roterer i væsker, hvilket påvirker, hvor let virus kan overføres. Undersøgelsen blev offentliggjort for nylig i Physics of Fluids .

"Når coronavirus-partikler inhaleres, bevæger disse partikler sig rundt i gangene i næse og lunger," sagde professor Eliot Fried, der leder Mekanik- og Materialeenheden ved OIST. "Vi er interesserede i at undersøge, i hvilket omfang de er mobile i disse miljøer."

Den specifikke type bevægelse, som forskerne modellerede, er kendt som rotationsdiffusion, som bestemmer den hastighed, hvormed partiklerne roterer, når de bevæger sig gennem væske (i tilfælde af coronavirus, spytdråber). Partikler, der er glattere og mere hydrodynamiske, møder mindre modstand fra væsken og roterer hurtigere. For coronavirus-partikler påvirker denne rotationshastighed, hvor godt virussen kan binde sig til og inficere celler.

"Hvis partiklerne roterer for meget, bruger de måske ikke nok tid på at interagere med cellen til at inficere den, og hvis de roterer for lidt, vil de måske ikke være i stand til at interagere på den nødvendige måde," forklarede prof. Fried.

I undersøgelsen modellerede forskerne både prolate og oblate revolutions-ellipsoider. Disse former adskiller sig fra kugler (som har tre akser af ens længde) i blot en af ​​deres akser, hvor prolatformer har en længere akse, mens oblate-former har en kortere akse. Taget til det ekstreme forlænges prolate former til stavlignende former, mens oblate former squash til møntlignende former. Men for coronavirus-partikler er forskellene mere subtile.

Forskerne gjorde også modellen til den mest realistiske endnu, ved at tilføje spidsproteinerne på overfladen af ​​ellipsoiderne. Tidligere forskning fra Queen's University og OIST viste, at tilstedeværelsen af ​​trekantede spidsproteiner sænker hastigheden, hvormed coronavirus-partiklerne roterer, hvilket potentielt øger deres evne til at inficere celler.

Her modellerede forskerne spidsproteinerne på en enklere måde - med hvert spidsprotein repræsenteret af en enkelt kugle på overfladen af ​​ellipsoiderne.

"Vi fandt derefter ud af arrangementet af piggene på overfladen af ​​hver ellipsoide form ved at antage, at de alle indeholder den samme ladning," forklarede Dr. Vikash Chaurasia, en postdoc-forsker i OIST Mechanics and Materials Unit. "Spikes med identiske ladninger frastøder hinanden og foretrækker at være så langt fra hinanden som muligt. De ender derfor jævnt fordelt over partiklen på en måde, der minimerer denne frastødning."

I deres model fandt forskerne ud af, at jo mere en partikel adskiller sig fra en sfærisk form, jo ​​langsommere roterer den. Dette kan betyde, at partiklerne er bedre i stand til at justere og binde sig til celler.

Modellen er stadig forenklet, erkender forskerne, men den bringer os et skridt tættere på at forstå coronavirussens transportegenskaber og kan hjælpe med at fastlægge en af ​​nøglefaktorerne til dens smitsomme succes. + Udforsk yderligere

Trekantede spidser er nøglen til overførsel af coronavirus, finder ny undersøgelse