Science：纳米技术重大难点获突破

据Science  Daily报道，纳米技术其中一个重要的难点就是不能实实在在的看到研究对象的作用方式。例如病毒小于光波长度，标准的光学显微镜看不见其生物结构，利用其他成像技术也很难捕捉到它。



洛杉矶加利福尼亚大学（UCLA）已经成立了一个多学科合作研究小组，利用低温电子显微镜技术（cryoEM），现在不但能看见病毒，并且可对病毒进行修饰使其能够向病变部位递送药物。



一篇发表在《科学》杂志上的论文，洛杉矶UCLA微生物学免疫学分子遗传学博士后研究研究生刘红荣与其同事揭示了腺病毒准确的原子分辨的三维结构和其蛋白质网络的相互作用。该发现为世界各地试图修饰腺病毒用于疫苗和癌症基因治疗的研究者提供了关键的结构信息。修饰病毒用于基因治疗，研究者需要去除致病的DNA，用药物替代，还要利用病毒的外壳。腺病毒经过数百万年的进化，非常适合用作传递媒介。



该研究的另一作者，UCLA大学分子和医学药理学Lily  Wu教授与其工作小组试图操纵腺病毒用于基因治疗，但该病毒表缺乏受体信息阻碍了他们的研究。



“我们操纵病毒，传递基因用于治疗前列腺癌和乳腺癌，但先前的显微技术无法看见修饰过的病毒，”Wu说。“这就像在黑暗中组装汽车一样，检验组装是否正确的唯一方法就是开动汽车进行试验。”



为了更好的看见病毒，我们向该研究的另一主要作者、UCLA大学微生物学免疫学分子遗传学教授Hong  Zhou求助。Zhou使用低温电子显微镜技术制作出了准确的病毒原子分辨三维生物模型。



“这一突破是一个巨大的飞跃，但仍有许多障碍需要克服，”Wu说。“如果我们的研究能够成功，这种疗法可以用来治疗大部分的癌症，但我们初步的努力集中在前列腺癌和乳腺癌，因为这是最常见的两种肿瘤。”



CryoEM使高分辨率的生物结构重建成为可能，因为水中的样本可直接成像。x  -射线结晶照相技术与之相反（传统的原子分辨生物结构模型技术）。研究者需要复制样品的晶体结构，然后用衍射技术获得晶体结构。该技术有限制性，因为制作所有蛋白质的晶体机构很困难，用于x射线的结晶样品需要很纯和均一，大的复杂的结晶不能进行高分辨率衍射，这些限制导致使用x  -射线结晶照相不能得到腺病毒表面关键领域高分辨率的生物结构重建。



该研究基金由美国国家癌症研究所和美国国防部提供。