据《科学》杂志报道，纳米技术领域长期面临的一大难点是无法直接观察研究对象的作用方式。例如，病毒尺寸小于光波长度，标准光学显微镜无法看清其生物结构，而其他成像技术也难以捕捉其细节。如今，加州大学洛杉矶分校（UCLA）的一个跨学科研究团队利用低温电子显微镜技术（cryoEM），不仅成功观察到了病毒，还能对病毒进行修饰，使其向病变部位递送药物。

这项发表在《科学》杂志上的研究，由UCLA免疫学与分子学博士后研究员刘红荣及其同事完成。他们揭示了腺病毒精确的原子分辨率三维结构及其蛋白质网络的相互作用。这一发现为全球试图修饰腺病毒用于疫苗和基因治疗的研究人员提供了关键的结构信息。在基因治疗中，研究者需要去除病毒中的致病DNA，用治疗性药物替代，并利用病毒的外壳作为递送载体。腺病毒经过数百万年的进化，非常适合作为传递媒介。

研究的另一位作者、UCLA分子与医学药理学教授Lily Wu表示，她的团队一直试图操纵腺病毒用于基因治疗，但病毒表面缺乏受体信息阻碍了研究进展。“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后的病毒，”Wu说。“就像在黑暗中组装汽车一样，判断组装是否正确的唯一方法就是开动汽车进行试验。”为了更清晰地观察病毒，团队向UCLA微生物学、免疫学与分子遗传学教授Hong Zhou求助。Zhou利用低温电子显微镜技术，成功构建了腺病毒精确的原子分辨率三维生物模型。

“这一突破是一个巨大的飞跃，但仍有许多障碍需要克服，”Wu补充道。“如果我们的研究能够成功，这种疗法可用于治疗大多数癌症，但我们初步的努力集中在最常见的前列腺癌和乳腺癌。”冷冻电镜技术使高分辨率的生物结构重建成为可能，因为样本可在水溶液中直接成像。相比之下，传统的X射线晶体学需要将样品结晶，然后通过衍射获得结构信息。这种方法存在局限性：并非所有蛋白质都能形成晶体，且X射线晶体学要求样品高度纯化和均一，大型复杂晶体无法进行高分辨率衍射。这些限制导致传统方法无法获得腺病毒表面关键区域的高分辨率结构。

该研究由美国国家癌症研究所和美国国防部提供资助。