成像技术可能是药物开发中的“新球赛”

生物化学和结构生物学令人惊讶的 - 至少对于外行的视野。这在蛋白质研究中尤其如此。科学家喜欢看细胞内的蛋白质结构，以帮助他们真正理解他们如何工作，他们如何不工作，或如何修改他们应该如何工作。也就是说，他们如何能够用药物来治疗疾病。

然而，目前的方法有其不足之处。许多广泛使用的技术需要大量的蛋白质用于分析，尽管许多疾病是由非常丰富或难以大量积累的蛋白质引起的。最近加入加州大学洛杉矶分校的教授开创的一种新方法克服了这一挑战，为探索疾病和治疗提供了无法估量的潜力。

微电子衍射称为“MicroED”，该技术使用高能电子显微镜以原子精度确定蛋白质结构，使用其他成像方法所需尺寸仅十亿分之一的样品。

加州大学洛杉矶分校David Geffen医学院新生理学和生物化学教授Tamir Gonen是MicroED的开发者。在过去的五年里，Gonen一直在华盛顿特区附近霍华德休斯医学研究所Janelia Research Campus的实验室里带头探索MicroED。

现在，加入加州大学洛杉矶分校的教员，Gonen的目标是建立一个以这个新的成像工具为中心的实验室。该大学已经在生物化学助理教授Jose Rodriguez和生物化学和生物化学教授David Eisenberg的实验室中使用了该技术。两者都使用MicroED来查看参与神经变性的蛋白质的结构。

Gonen说：“有了MicroED，我们对疾病的看法就会有所不同。“因为它使用的是微量样品，而且我们得到的分辨率非常高，所以我们无法实现的问题突然就可以实现了。我们可以看到个别原子，甚至更深入到亚原子空间，看到以前从未见过的东西。“


Gonen实验室 - 用于MicroED的样品与珠宝相似，只有一个例外，它们是由生物材料制成的，而不是珍贵的矿物质。

戈南开始在霍华德休斯医学研究所Janelia Research Campus工作，他在那里担任组长。移到加州大学洛杉矶分校后，戈南现在是霍华德休斯医学研究所的研究员，生理学和生物化学教授。在此之前，他曾是华盛顿大学医学院的助理教授，当时的副教授，还有霍华德休斯医学院早期职业科学家。

自2013年以来，Gonen一直是该技术的倡导者，这标志着他发表MicroED原理论文的证明。随着其他研究人员开始了解MicroED提供的长期追求的成像潜力，全球约20家机构已经开始建立MicroED实验室，其中许多都是在Gonen的帮助下完成的。

Gonen说：“我的实验室里有很棒的工作人员，他们非常合作，想帮助别人完成科学研究。

关注于“科学完成” - 而MicroED本身 - 对艾滋病毒，帕金森病，阿尔茨海默病和其他神经退行性疾病的治疗具有巨大的影响。Gonen说：“当你谈论药物发现时，这是一场全新的运动会。

Gonen的MicroED的发展源于他对细胞膜的研究，特别是那些膜内的蛋白质网关。

这些关口可以帮助细胞维持健康的平衡状态，在这种平衡状态下，所有的东西都能正常工作 - 把它想象成一种生物的“和平”。然而，当事情出错时，就像疾病一样，这些关口可能会允许太多的物质，比如水或糖，进出。


Gonen实验室 - 蛋白质的这个例子显示了一个只能由微电子衍射能力决定的结构的例子。

Gonen知道，瞄准这些网关 - 或瞄准他们的功能 - 可能会导致创新的方式来控制疾病，并帮助病人。但他和其他科学家需要良好的图像来促进设计更好的药物。 

Gonen说：“目前销售的所有药品中，超过90％都是针对G蛋白偶联受体。“当你感到疼痛时，当你看到光亮，当你尝到味觉时，当你有任何神经感觉，所有这些都是因为这些受体而发生的。

另一个潜在的，及时的，这种类型的目标：阿片受体。Gonen说：“阿片类药物是一个越来越具有挑战性的问题，毫无疑问存在一种阿片受体。

MicroED使这些G蛋白偶联受体成像成为可能，这种受体在很多方面都有所改变。这一运动使传统方法很难捕捉到它们的图像。

然而，MicroED的潜力远远超出了这种受体。

加州大学洛杉矶分校David Geffen医学院神经科学研究主题的生物化学着名教授，拉里·齐祖尔斯基（Larry Zipursky）认为这种方法是“革命性的”。

Zipursky说：“这项技术使用了一种合理的方法治疗疾病。“它使研究人员能够评估导致疾病的异常蛋白质的结构; 从这个结构性的决定，他们可以更具战略性的方式评估疾病。“

Gonen也对更大的潜力充满热情。“对于一所医学院而言，这将成为推动研究向前发展的重要资源。我希望能和很多人合作。“

事实上，他已经在研究几个项目，其中一个项目指出了一种制造更有效的艾滋病药物的方法。这是除了与艾森伯格和罗德里格斯，谁正在研究蛋白质从正常状态转化为异常，成簇或聚集状态，如在阿尔茨海默氏症和其他脑和神经系统疾病中看到的项目。

“我们需要新的更好的神经退行性疾病治疗方法，达到这一目的的一种方法是了解大脑原子尺度如何变化导致疾病。罗德里格斯说：“前后结构是什么样子，而且很简单，它们又是如何有毒？” “MicroED终于可以打开通向这种理解的大门。”

这种合作的潜力是Gonen和他对MicroED的重视 - 加州大学洛杉矶分校。

Gonen说：“我喜欢加州大学洛杉矶分校是一流的学院 - 你可以在各个领域找到一些专家。“他们是世界领袖，但是他们没有你在其他机构可以找到的自我。”

他相信，这种合作将带来新的方法，新的发现和新的治疗方法。

（注：转载时请注明复诊网）