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曾获诺贝尔奖的低温电子显微镜成像技术有望精确锁定和成像病毒体

时间:2018-11-01来源:互联网 作者:编辑 点击:
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

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,同时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,同时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,同时对一种名为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。

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