Вирофизика — это раздел биофизики , в котором теоретические концепции и экспериментальные методы физики применяются для изучения механики и динамики, управляющих взаимодействием вирионов и клеток. [1] [2] [3]
Исследования в области вирофизики обычно сосредоточены на разрешении физической структуры и структурных свойств вирусов, динамики их сборки и разборки, кинетики их популяции в ходе инфекции, а также возникновения и эволюции различных штаммов. [1] [2] [3] Общей целью этих усилий является создание набора моделей (выражений или законов), которые количественно описывают детали всех процессов, вовлеченных в вирусные инфекции, с надежной предсказательной силой. Наличие такого количественного понимания вирусов не только рационализировало бы разработку стратегий по предотвращению, руководству или контролю течения вирусных инфекций, но также могло бы быть использовано для эксплуатации вирусных процессов и использования вирусов в таких областях, как нанонауки, материалы и биотехнологии.
Традиционно эксперименты in vivo и in vitro были единственным способом изучения вирусных инфекций. Этот подход к получению знаний, основанный исключительно на экспериментальных наблюдениях, опирается на предположения здравого смысла (например, большее количество вирусов означает более приспособленный вирус). Эти предположения часто остаются непроверенными из-за трудностей управления отдельными компонентами этих сложных систем без воздействия на другие. Однако использование математических моделей и компьютерного моделирования для описания таких систем позволяет разложить экспериментальную систему на отдельные компоненты и определить, как части объединяются, чтобы создать наблюдаемую нами инфекцию.
Вирофизика во многом пересекается с другими областями. Например, моделирование динамики инфекционных заболеваний является популярной темой исследований в математике, особенно в прикладной математике или математической биологии . В то время как большинство усилий по моделированию в математике были сосредоточены на выяснении динамики распространения инфекционных заболеваний в эпидемиологическом масштабе (от человека к человеку), также проводится важная работа в клеточном масштабе (от клетки к клетке). Вирофизика сосредоточена почти исключительно на одноклеточном или многоклеточном масштабе, используя физические модели для разрешения временной и пространственной динамики распространения вирусной инфекции в клеточной культуре (in vitro), органе (ex vivo или in vivo) или целом хозяине (in vivo).