江苏
人们常把病毒感染理解为生物化学过程：病毒识别受体、进入细胞、劫持复制机器。但细胞所处的物理环境同样重要。血管内皮细胞感受血流剪切力，椎间盘细胞承受椎体重量，肺细胞则随每一次呼吸被周期性拉伸。
病毒要感染这些细胞，就必须面对同样的力学环境。组织的软硬、细胞膜的张力、细胞骨架的张力，都会影响病毒进入、转运和复制的效率。
近日，The Conversation发表了一篇文章，探讨病毒感染与组织力学之间的关系。文章指出，病毒并非只在生物化学层面活动。细胞所处的物理环境同样影响感染进程。
肺纤维化让组织变硬，感染随之加重
健康肺组织柔软且可拉伸，而肺纤维化患者的肺明显变硬，弹性下降。这种力学改变不只影响呼吸功能，也可能改变细胞对病毒的易感性。
临床上，医务人员常建议呼吸道感染者避开老人和免疫力低下人群，其中一个原因正是这些人群的组织往往存在不同程度的力学异常或修复能力下降。
实验室中，把肺细胞培养在接近纤维化硬度的基质上，细胞被病毒感染的程度会明显增加，提示组织刚度本身就是影响感染结局的变量。
细胞如何“感受”力学，病毒又如何利用
细胞通过YAP和TAZ等蛋白质感知周围环境的刚度与张力。当组织变硬或受到拉伸时，YAP/TAZ进入细胞核，启动生长与修复相关基因。在柔软环境中，它们多停留在胞质。
部分病毒已知会利用这条信号通路。研究团队用CRISPR给YAP或TAZ加上荧光标签，可以在显微镜下实时观察它们在力学刺激和病毒感染过程中的位置变化，从而判断力学环境与感染是否相互影响。
把呼吸的力学带回实验室
常规培养皿的塑料硬度远高于真实肺组织，细胞行为会因此偏离生理状态。研究人员改用可调节硬度的硅基聚合物PDMS，把基质刚度调到接近正常肺组织，再放入可受电脑控制的拉伸装置中，模拟呼吸时的周期性牵拉。
这样既能观察病毒在接近生理力学条件下的传播，也能追踪细胞力学感受器的动态变化。早期结果显示，在更硬、类似纤维化的表面上，肺细胞感染更重。
力学视角对防控与治疗
全球仍有200多种已知可感染人类的病毒，呼吸道感染持续流行。
除了免疫和生物化学层面，组织力学可能是决定感染严重程度的另一条线索。如果能够识别哪些力学特征让组织更容易被病毒利用，就有可能开发减轻组织异常应力的干预手段，或找到可提示“力学易感”风险的生物标志物。人体既是化学系统，也是力学系统，病毒感染同样如此。
原文来源：
https://theconversation.com/viruses-obey-the-laws-of-physics-studying-how-can-help-researchers-understand-why-they-infect-people-differently-and-lead-to-better-treatments-291499
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