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生命科學(xué)發(fā)展火熱冷凍電鏡大有可為

2018-09-29 09:46:52來(lái)源：中國(guó)儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：冷凍電鏡閱讀量：4778

導(dǎo)讀：眾所周知，冷凍電鏡，是用于掃描電鏡的超低溫冷凍制樣及傳輸技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)直接觀察液體、半液體及對(duì)電子束敏感的樣品。

　　【中國(guó)儀器網(wǎng) 本網(wǎng)原創(chuàng)】導(dǎo)讀：自2017年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)名單公布以來(lái)，冷凍電鏡這四個(gè)字就常常見(jiàn)諸報(bào)端。2017年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)吖灿腥?，分別是英國(guó)的Richard Henderson、美國(guó)的Joachim Frank和瑞士的Jacques Dubochet，獲獎(jiǎng)理由是三人分別在基本理論、重構(gòu)算法和實(shí)驗(yàn)方面對(duì)冷凍電鏡技術(shù)的發(fā)展做出突出貢獻(xiàn)。

冷凍電鏡

　　眾所周知，冷凍電鏡，是用于掃描電鏡的超低溫冷凍制樣及傳輸技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)直接觀察液體、半液體及對(duì)電子束敏感的樣品。樣品經(jīng)過(guò)超低溫冷凍、斷裂、鍍膜制樣等處理后，通過(guò)冷凍傳輸系統(tǒng)放入電鏡內(nèi)的冷臺(tái)即可進(jìn)行觀察，它所需的樣品量很少，也無(wú)需生成晶體，是生命科學(xué)研究的利器。

　　經(jīng)過(guò)近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，冷凍電子顯微鏡技術(shù)已經(jīng)成為了和 X 射線晶體學(xué)、核磁共振并稱的結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究的三大利器之一，并有望成為應(yīng)用廣、出成績(jī)多的那一項(xiàng)技術(shù)。而讓冷凍電子顯微鏡技術(shù)成為生命科學(xué)界炙手可熱的寵兒的原因有二，一方面是單電子計(jì)數(shù)探測(cè)相機(jī)的問(wèn)世以及圖像處理算法的發(fā)展，讓冷凍電鏡技術(shù)在結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究中的應(yīng)用越來(lái)越多；另一方面則是因?yàn)殡S著人類基因組計(jì)劃的完成，人類已進(jìn)入后基因組時(shí)代，在建立結(jié)構(gòu)基因組學(xué)，并在原子水平上解釋核酸—蛋白，蛋白—蛋白之間的相互作用上冷凍電鏡所發(fā)揮作用越來(lái)越大。

　　以我國(guó)的科學(xué)家、前清華大學(xué)副校長(zhǎng)施一公的科研成果為例，他的多項(xiàng)科研成果和冷凍電鏡的助力是分不開(kāi)的。2008年在施一公等科學(xué)家的協(xié)助下，清華大學(xué)花費(fèi)2000多萬(wàn)人民幣購(gòu)買了1 臺(tái) Titan Krios 冷凍電子顯微鏡，為清華大學(xué)開(kāi)展單顆粒三維重構(gòu)、電子斷層成像工作提供了巨大優(yōu)勢(shì)。2015年8月21日，施一公帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》在線發(fā)表了兩篇研究長(zhǎng)文，揭示了剪接體結(jié)構(gòu)及其工作機(jī)理，而該團(tuán)隊(duì)科研所用的電子顯微鏡就是美國(guó)FEI公司研發(fā)的 Titan Krios冷凍電子顯微鏡, 施一公教授在接受采訪時(shí)也說(shuō)：“如果沒(méi)有冷凍電鏡技術(shù)，就完全不可能得到剪接體近原子水平的分辨率。”

　　由施一公的科研經(jīng)歷我們可以看到先進(jìn)的科學(xué)儀器對(duì)科學(xué)家的科研工作是多么重要，如今生命科學(xué)研究火熱、基因技術(shù)發(fā)展更是如火如荼，對(duì)于這樣原子級(jí)別微觀世界的觀察必須要有電子顯微鏡的幫助。但是如今我國(guó)冷凍電鏡大部分是采購(gòu)美國(guó)的，單臺(tái)價(jià)格達(dá)到數(shù)百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)，這樣的局面絕不能持續(xù)，我國(guó)應(yīng)當(dāng)發(fā)展自己冷凍電鏡產(chǎn)業(yè)、培養(yǎng)冷凍電鏡人才，我們需要做出國(guó)產(chǎn)的冷凍電鏡，而不是光靠海外采購(gòu)。

　　當(dāng)前，冷凍電鏡技術(shù)在生命科學(xué)研究的作用越來(lái)越大，我們也能夠看到盡管冷凍電鏡身價(jià)非常昂貴，但無(wú)論是中國(guó)還是歐美其他國(guó)家，冷凍電鏡都處于瘋狂的發(fā)展階段。中國(guó)、美國(guó)、英國(guó)等國(guó)家都在不斷上馬冷凍電鏡，在利用冷凍電鏡進(jìn)行生命科學(xué)的研究同時(shí)，我們也不要忘了對(duì)冷凍電鏡這一科學(xué)儀器本身進(jìn)行研究，筆者希望未來(lái)中國(guó)國(guó)產(chǎn)的冷凍電鏡不僅能夠自給自足，更能夠出口到其他國(guó)家。

　　(參考資料來(lái)源：僑鄉(xiāng)科技報(bào)、中國(guó)新聞周刊)

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