最近，美國斯克里普斯研究所（TSRI）開發了一種軟件，研究人員利用這種軟件，能夠比以往更詳細地研究病毒、細菌和人體組件。

2014年12月1日在《Nature Methods》發表的一項研究中，研究人員展示了這種軟件（稱為cellPACK）如何可被用來模擬病毒，例如HIV。

本文資深作者、TSRI教授和Anderson研究主席Art Olson指出：“我們希望最終能夠提高科學家針對任何疾病的能力。”

檢驗cellPACK

cellPACK軟件解決了結構生物學的一個主要問題。雖然科學家們已經開發出了一些技術，來研究相對較大的結構（例如細胞）和非常小的結構（例如蛋白質），但它一直難以在中等的“中尺度”范圍內可視化這些結構。

利用cellPACK，研究人員可以迅速有效地處理他們所收集的較小結構的數據，并在這種中等尺度范圍內裝配模型。以前，研究人員必須手工創建這些模型，這需要數周或數月的時間，而使用cellPACK則只需要幾小時。

作為該軟件能力的一個示范，這項新研究的作者創建了一種HIV模型，展示了外部“刺突（spike）”蛋白在不成熟病毒表面是如何分布的。

這種新模型檢驗了HIV研究人員通過超分辨率顯微鏡研究得出的一個結論：spike蛋白在不成熟病毒表面是隨機分布的。但是，通過使用cellPACK生成數千個模型，檢驗替代假設，研究人員發現，分布并不是隨機的。Olson說：“我們證明，該軟件解釋的分布，與那個假設并不匹配。”

一個團隊的努力

cellPACK軟件開始是作為TSRI研究生Graham Johnson的論文題目，現在他是加州大學舊金山分校（UCSF）一名QB3研究員，繼續從事這個項目。Johnson曾經有15年的醫學繪圖員的經歷，他想創建一種容易的方法來可視化中尺度結構。cellPACK是Johnson的autoPACK軟件的一個擴展，這個軟件可標出材料的密度，從一個建筑物的混凝土到動脈中的紅血細胞。

研究人員將cellPACK視為一項團隊努力的結果，他們已經將autoPACK和cellPACK軟件設為免費開放獲取。成千上萬的人已經從http://www.autopack.org下載該軟件。

美國國立衛生研究院國家全科醫學科學研究所的Veersamy Ravichandran博士指出：“隨著cellPACK的產生，Olson博士及其同事已經成功解決了將不同來源和多尺度數據整合到虛擬模型（可以模擬細胞內生物相關的分子相互作用）的挑戰。這種用戶界面友好的工具，為以實驗室之間合作的方式進行數據分析和模擬，提供了一種新的平臺。”

隨著來自科學界的新信息，研究人員將改進這種軟件，使其能模擬新的形狀。Olson說：“使其成為開放資源，會使這種工具更為強大。現在軟件是可用的，而且非常有用，但是它將來真的是一種工具。”