低温电子显微镜成像技术有望精确锁定和成像病

去年，一种名为低温电子显微镜的尖端科学成像技术获得了诺贝尔化学奖，该委员会称其为“生物化学革命”。这项技术使科学家们第一次能够在自然状态下可视化生物分子， 而一年之后，这项技术就已经开辟了一些激动人心的可能性。现在，科学家们已经用它以前所未有的细节对高潜力的致癌病毒进行成像，现在让他们思考如何通过基因改造来更好地完成这项工作。

根据去年宣布的诺贝尔奖，低温电子显微镜使科学家能够“开始想象他们以前从未见过的过程”。它依赖于一种精确的冷冻方法，将细胞内的水转化为固体以保持其细胞结构，还有一个改进的电子显微镜，与先进的数学算法相结合，已经使科学家们能够使用低温电子显微镜来探测有毒细菌，抗脊髓灰质炎植物病毒的秘密以及蜱唾液的免疫调节作用。

现在，奥塔哥大学和冲绳科学技术研究所（OIST）的科学家们正在利用它来探索杀死癌症的设计师病毒的潜力。

“冷冻电子显微镜是当今生命科学领域最具活力的领域之一，这是2017年诺贝尔奖所认可的事实，”该研究的共同作者Mihnea Bostina称 “我们现在能够修复我们感兴趣的无定形冰（即近天然条件下），我们可以使用先进的显微镜收集数以千计的高分辨率图像，用复杂的算法进行分析。所以保存、成像并分析样品的方法变得更为简单。结果是我们可以在原子细节上检查重要分子组成的结构。“

Bostina是奥塔哥电子显微镜中心的负责人，他的研究人员专注于塞内卡山谷病毒的构成。与其他抗癌病毒一样，它被视为抗癌的潜在有力武器，因为它选择性地靶向肿瘤细胞，保持健康细胞不受伤害。这些能力已经在关于小儿实体瘤和小细胞肺癌的I期和II期临床试验中得到证实。

Seneca Valley病毒被认为是一种特别有前途的抗癌病毒，因为它可以锁定一种名为ANTXR1的受体，这种受体几乎发生在人类癌症的三分之二病例中。引起团队兴趣的是该病毒如此故意地与肿瘤细胞上的ANTXR1结合，对一种名为ANTXR2的近亲没有明显的兴趣，后者仅出现在健康组织中。这种高度选择性难以复制。

“到目前为止，特别难以定位ANTXR1，因为两种受体之间的药物不能很好地区分，”Bostina解释说。

Seneca Valley病毒作为癌症治疗的病毒疗法形式的另一个缺点是，因为它是一种病毒，它会引发患者的免疫反应，并在几周内有效地将其杀死。而通过使用它对塞内卡山谷病毒进行成像，科学家们希望能够选择与ANTXR1结合的独特功能，然后改进这些功能，以便它能够躲过免疫系统足够长的时间来完成这项工作。他们对病毒的重建揭示了其外壳中以前未知的特征，它与ANTXR1的结构特征完全吻合，但在ANTXR2上没有发现。

“这些组件必须像锁中的钥匙一样契合在一起 - 这是一个高度发展的系统，一切都非常完美，”OIST的共同资深作者Matthias Wolf说。

Bostina将这些成分称为残留物，并且通过对这些成分的新知识，他说科学家们可以开始探索如何增强病毒以达到抗癌目的。

“我们的工作确切地显示哪些残基对于受体识别很重要，我们可以保持这些残基的完整性，并使病毒表面的残基发生变异，从而逃脱免疫系统攻击，这是所有病毒已采用的策略，”他说。

鉴于ANTXR1和塞内卡山谷病毒的广泛存在，这一突破的优点在于它可能对癌症研究的许多途径产生影响。关于其如何工作的新的深入知识也可能为病毒疗法提供基础，这些疗法被调整以锁定不同种类的受体，作为治疗不同类型癌症的方法。