模拟猪流感传播的病毒诊断芯片浮出水面

据美国弗吉尼亚理工大学网络动态与模拟科学实验室(NDSSL)的计算机模块的模拟结果显示，人类应该能在猪流感在全美范围内大面积爆发之前对其进行有效控制。

与此同时，CombiMatrix公司宣布意法半导体公司为其生产的流感芯片能在4个小时之内检测出猪流感病毒。NDSSL是弗吉尼亚理工大学生物信息学院的一个内部组织，他们开发了世界上最强大的传染病分析工具。目前，这套工具已经被美国健康与社会服务部（Department of Health and Human Services，HHS)所采用，HHS将猪流感命名为“2009 H1NI流感病毒”。

NDSSL的Chris Barrett称，“我们对包括关闭学校、工厂以及其它用于减少个体之间大量接触的疫情隔离措施做了详细的模拟研究。”

“研究表明针对儿童的社交隔离措施将是最有效的。这种隔离所起到的效果甚至能与预先研制高效的流感疫苗起到同等的作用。因此关闭学校是防止流感疫情进一步扩大的重要措施。不过，如果我们只是关闭单所学校，那么其效用便会降低大半。”

本周早些时候，纽约一家学校在确认发现猪流感疫情后被迫关闭，另外两家学校获知消息后也自觉停课。不过该地区其它的学校则照常上课。世卫组织已经将猪流感疫情的威胁等级调高到仅次于全球流行病的等级。

“NDSSL的副主任Stephen Eubank表示，“到目前为止，只有有部分学校因为发现流感疫情而被迫订课，但我们的模型工具不仅可以模拟出关闭一间学校的结果，还可以分析出关闭多所学校的结果”。美国健康部目前还没有准备进一步采取应该可以有效控制流感疫情在美国传播的社交隔离措施。不过，如果美国所有学校都实施停课，而美国政府也关闭边境的话，那么别的国家将不得不采取同样的措施以防止流感疫情的全球性蔓延。

Barrett表示，“如果病毒在其它的国家失去了控制，那么即使我们关闭边境也仅能延缓它的蔓延速度”。“不过，如果我们能有效减缓病毒的蔓延速度，比如拖住6个月，那么我们也许就有足够的时间能研发出有效的流感疫苗。”

但科学家目前对猪流感病毒仍然知之甚少，不足以在短期内开发出有效的流感疫苗。我们现在只知道H1N1流感病毒中具备人、猪以及禽流感病毒的成分。这样NDSSL便只能采用近似禽流感的模型进行模拟。猪流感H1N1的代号表示病毒通过一类血凝素（H）进入健康细胞，并在健康细胞内部复制病毒本体，复制成功后再通过一类神经氨酸酶（N）离开该细胞以便感染下一个健康细胞。

Barrett表示，“截止当前，我们还没有搞清楚猪流感病毒的潜伏期是多久也不知道患者的传染性将持续多长时间”。“不过我们知道在美国发现的H1N1病毒相较在墨西哥发现的已经致人死亡的H1N1病毒表现更为温和。”

NDSSL宣称由于目前猪流感病毒的一些未知特性使模拟过程变得更复杂，“我们不得不尝试各类与人口相关的变量值，包括每一天有多少人被传染，他们具体接触了一些什么人以及人数的统计。“因此模拟的结果包含多种不同的可能性，计算机模拟给出了针对不同情况所能最有效地防止疫情扩散的措施。”

目前为止美国已经确认了100多例感染猪流感的病患，其中有一名患者已经死亡。

NDSSL模拟工具中包含的Simfrastructure模型用于仿真各种隔离措施对疫情控制所能起到的效用，方便决策者们按模拟情况作出决定。工具中的另一个模型Simdemics则负责模拟环境参数，它可以通过计算机网络进行分布式计算。

Barrett称，以前只有在气象、海洋研究以及核工业领域才会使用到这类高级计算机工具。

使用实验室目前的计算机模拟一座具备两千万个（社交）结点的美国大城市只需要约1秒的时间。Simfrastructure和Simdemics模块分布在8个超级计算机群组上运行，包含了1200颗处理器，内存总容量达到了200GB，而硬盘总容量则接近1 PB（1 PB=1024 TB=1024*1024 GB）。若是更大型的仿真，这一软件还可以运行于美国国家科学基金会的TeraGrid主机或Argonne National Labs的"Urgent Computing/紧急计算"资源。

Simfrastructure和Simdemics模块使用并行超级计算机阵列来模拟美国大都市中每一位市民的移动状况，并可以与其它上千万市民个体的数据进行互动，模拟出每位美国公民如何接触和散播病毒的潜在可能。

“我们不仅模拟病毒的散播，还模拟包括人们如何反应、如何适应、他们的行为会发生什么变化在内的实际社交情形”，另一位NDSSL副主管Madhav Marathe表示。“我们模拟人们的行为以及随着病毒在城市范围内散播后他们反应，包括他们的社交接触圈、病毒动态和人个的行为”。

美国健康与社会服务部（HHS)）正使用这一模拟工具计算各种不同的疫情传播结果，以便决定采取何种措施降低疫情的影响。隔离措施包括使用口罩、药物治疗、强制检疫、关闭学校和取消公众活动等。

为了防止流感疫情的进一步扩散，弗吉尼亚理工学院已经向美国健康与社会服务部以及其它政府部门提供了这款模拟工具。这套工具不但能模拟病毒传染过程，还可以对政府的防疫干涉措施对经济造成的影响进行评估。

流感检测芯片浮出水面

尽管疾病控制与预防中心已经发布了用于诊断猪流感病毒的软件工具，但在传统的病毒实验室中，这种工具需要经过整晚的长期运行才能给出猪流感病毒的诊断结果。还好流感芯片制造公司在短时间内推出了可缩短诊断时间的诊断工具。

意法半导体公司正携手其合作伙伴Veredus Laboratories对其VereFlu病毒检测工具的升级，新流感芯片在经扩展后能诊断出猪流感病毒（H1N1）。“我们的诊断平台可从多方位检测流感病毒，”该公司发言人称，“在对导致当前猪流感爆发的H1N1病毒进行基因序列分析的基础上，我们正在与Veredus公司协力研制用于猪流感的诊断设备，预计数周内这种设备就可以被开发出来。”

CombiMatrix公司则宣称已经成功研制出可在4个小时内诊断出猪流感病毒的芯片。

“我们可以在24小时内将芯片定制用于检测任何一类可确认的新病毒,并且我们已经将最近几次爆发病毒的基因信息在芯片中进行了更新”。 CombiMatrix公司的CEO Amit Kumar表示， “我们的芯片可以识别出包括猪流感、季节性流感等在内的多种流行病毒样本。”

传统的流感检测用芯片售价不到100美元，而这款CombiMatrix的流感芯片售价约在300美元。不过这款芯片的检测速度更快，并可以提供有关病毒的更多详细内容。

美国五角大楼为这一用于防止大面积爆发猪流感的CombiMatrix流感芯片提供了研发基金。该芯片的客户多为研究实验室。

这款CMOS芯片由意法半导体为CombiMatrix生产，采用类似存储器阵列的可寻址电极队列结构，据称可以在4小时内识别出大多数已知的流行性病毒样本。