諾貝爾低溫電子顯微鏡成像技術有望精確鎖定和成像病毒體

去年，一種名為低溫電子顯微鏡的尖端科學成像技術獲得了諾貝爾化學獎，該委員會稱其為“生物化學革命”。這項技術使科學家們第一次能夠在自然狀態下可視化生物分子，而一年之後，這項技術就已經開辟了一些激動人心的可能性。現在，科學家們已經用它以前所未有的細節對高潛力的致癌病毒進行成像，現在讓他們思考如何通過基因改造來更好地完成這項工作。

根據去年宣布的諾貝爾獎，低溫電子顯微鏡使科學家能夠“開始想象他們以前從未見過的過程”。它依賴於一種精確的冷凍方法，將細胞內的水轉化為固體以保持其細胞結構，同時還有一個改進的電子顯微鏡，與先進的數學算法相結合，已經使科學家們能夠使用低溫電子顯微鏡來探測有毒細菌，抗脊髓灰質炎植物病毒的秘密以及蜱唾液的免疫調節作用。

現在，奧塔哥大學和衝繩科學技術研究所（OIST）的科學家們正在利用它來探索殺死癌症的設計師病毒的潛力。

“冷凍電子顯微鏡是當今生命科學領域最具活力的領域之一，這是2017年諾貝爾獎所認可的事實，”該研究的共同作者Mihnea Bostina稱 “我們現在能夠修複我們感興趣的無定形冰（即近天然條件下），我們可以使用先進的顯微鏡收集數以千計的高分辨率影像，用複雜的算法進行分析。所以保存、成像並分析樣品的方法變得更為簡單。結果是我們可以在原子細節上檢查重要分子組成的結構。“

Bostina是奧塔哥電子顯微鏡中心的負責人，他的研究人員專注於塞內卡山谷病毒的構成。與其他抗癌病毒一樣，它被視為抗癌的潛在有力武器，因為它選擇性地靶向腫瘤細胞，同時保持健康細胞不受傷害。這些能力已經在關於小兒實體瘤和小細胞肺癌的I期和II期臨床試驗中得到證實。

Seneca Valley病毒被認為是一種特別有前途的抗癌病毒，因為它可以鎖定一種名為ANTXR1的受體，這種受體幾乎發生在人類癌症的三分之二病例中。引起團隊興趣的是該病毒如此故意地與腫瘤細胞上的ANTXR1結合，同時對一種名為ANTXR2的近親沒有明顯的興趣，後者僅出現在健康組織中。這種高度選擇性難以複製。

“到目前為止，特別難以定位ANTXR1，因為兩種受體之間的藥物不能很好地區分，”Bostina解釋說。

Seneca Valley病毒作為癌症治療的病毒療法形式的另一個缺點是，因為它是一種病毒，它會引發患者的免疫反應，並在幾周內有效地將其殺死。而通過使用它對塞內卡山谷病毒進行成像，科學家們希望能夠選擇與ANTXR1結合的獨特功能，然後改進這些功能，以便它能夠躲過免疫系統足夠長的時間來完成這項工作。他們對病毒的重建揭示了其外殼中以前未知的特徵，它與ANTXR1的結構特徵完全吻合，但在ANTXR2上沒有發現。

“這些組件必須像鎖中的鑰匙一樣契合在一起 - 這是一個高度發展的系統，一切都非常完美，”OIST的共同資深作者Matthias Wolf說。

Bostina將這些成分稱為殘留物，並且通過對這些成分的新知識，他說科學家們可以開始探索如何增強病毒以達到抗癌目的。

“我們的工作確切地顯示哪些殘基對於受體識別很重要，我們可以保持這些殘基的完整性，並使病毒表面的殘基發生變異，從而逃脫免疫系統攻擊，這是所有病毒已採用的策略，”他說。

鑒於ANTXR1和塞內卡山谷病毒的廣泛存在，這一突破的優點在於它可能對癌症研究的許多途徑產生影響。關於其如何工作的新的深入知識也可能為病毒療法提供基礎，這些療法被調整以鎖定不同種類的受體，作為治療不同類型癌症的方法。