Com cada nova variante do SARS-CoV-2 que surgiu, o pânico global segue para determinar seu nível de ameaça. Mas um grupo de biólogos quânticos, engenheiros e físicos de vírus acha que já temos as ferramentas para detectar mais facilmente – e parar – coronavírus perigosos e suas variantes.
Na reunião de março da APS de 2022, os cientistas discutirão como vibrações quânticas, mapeamento molecular, vigilância genética de hotspots e nanodiamantes estão prontos para desvendar os segredos da proteína e RNA do SARS-CoV-2, levando a um melhor diagnóstico, avaliação de risco variante, e tratamento.

Eles compartilharão seus resultados em uma coletiva de imprensa na quinta-feira, 17 de março de 2022. A conferência será realizada no local e transmitida via Zoom.

Todos os vírus SARS-CoV-2 usam a proteína spike para entrar nas células hospedeiras, tornando essa proteína crucial para o desenvolvimento de melhores vacinas e medicamentos. Mas uma área da geografia do pico continua difícil de mapear:a localização exata onde o vírus se atribui.

Então Karissa Sanbonmatsu, bióloga estrutural do Laboratório Nacional de Los Alamos, juntamente com Chang-Shung Tung, aplicaram os mais recentes métodos computacionais para descobrir a composição molecular da região.

"Apresentamos novos modelos da parte da proteína spike que ancora o vírus ao hospedeiro que são consistentes com os dados experimentais", disse Sanbonmatsu. Na reunião, ela discutirá como as simulações explicam as confusas medições de densidade encontradas em experimentos.

A ligação entre a proteína spike e a célula hospedeira também resulta em algumas “más vibrações”, descobriu um grupo da Universidade de KwaZulu-Natal.

"No caso do SARS-CoV-2, mostramos que as vibrações da proteína de pico podem aumentar a probabilidade de uma transferência de elétrons nos receptores do hospedeiro", disse Francesco Petruccione, biólogo quântico que apresentará os resultados.

O grupo investigou que papel esse tunelamento quântico poderia desempenhar na infecção por SARS-CoV-2 – e se os tratamentos poderiam ser projetados para interromper as vibrações que ajudam o vírus a se ligar. Mutações que levam a novas variantes também levam a diferentes padrões de vibração.

“O resultado mais prático desta pesquisa é a identificação de novas terapêuticas para prevenir a infecção por SARS-CoV-2”, disse Petruccione. “Este modelo de ativação do receptor também pode oferecer uma maneira de prever a infecciosidade de novas cepas de SARS-CoV-2”.

Determinar quais mutações de proteínas de pico levarão a mais transmissão de vírus regularmente atrapalha os epidemiologistas, uma vez que dados experimentais diretos exigiriam a exposição deliberada de pessoas a variantes.

O físico John Barton da University of California Riverside e colaboradores decidiram adotar uma abordagem inesperada para o problema, combinando vigilância genômica e as ferramentas da física estatística.

"Nosso método é o primeiro, até onde sabemos, capaz de avaliar de forma abrangente os efeitos das mutações do SARS-CoV-2 na transmissão viral, incluindo a viagem de indivíduos infectados, usando as milhões de sequências virais coletadas durante a pandemia. ", disse Barton.

A equipe encontrou pontos de acesso no genoma do SARS-CoV-2 onde surgem mutações altamente infecciosas – inclusive em proteínas muito menos estudadas do que o pico. Na reunião, Barton apresentará dados atualizados sobre a variante Omicron.

“É importante ressaltar que nosso modelo nos permite detectar muito rapidamente variantes mais transmissíveis do vírus à medida que surgem:podemos detectar uma transmissão significativamente aumentada para as variantes Alfa e Delta quando estavam em frequências de apenas 1% em regiões específicas”, disse Barton. .

Independentemente da variante, a detecção precoce da infecção por coronavírus é fundamental para interromper a transmissão e os surtos.

Pesquisadores liderados pelo estudante de pós-graduação do Instituto de Tecnologia de Massachusetts Changhao Li projetaram um sensor quântico para diagnosticar o COVID-19. Seu teste pode produzir uma taxa de falsos negativos ultrabaixa que melhora significativamente em testes de PCR padrão.

"Nós propomos e estamos demonstrando experimentalmente um sensor quântico híbrido para RNA de vírus, baseado em defeitos de spin de vacância de nitrogênio em nanodiamantes e nanopartículas magnéticas", disse Li. O grupo publicou designs iniciais em Nano Letters .

Li compartilhará novos resultados experimentais preliminares na reunião. Apenas várias centenas de cópias do SARS-CoV-2 seriam suficientes para pingar o sensor quântico, o que significa que menos de 1% dos testes acidentalmente seriam negativos. O teste promete ser barato, rápido e fácil de escalar.

Do quântico ao computacional, estatístico ao vibracional, a física e suas técnicas bem estabelecidas poderiam não apenas acelerar o fim da atual pandemia, mas lançar as bases para responder mais rapidamente à próxima. + Explorar mais

Usando a física para explicar os efeitos de transmissão de diferentes mutações do SARS-CoV-2