冷凍電鏡技術是在20世紀70年代提出的，早在20世紀70年代科學家們就利用冷凍電鏡研究病毒分子的結構，頭次提出了冷凍電鏡技術的原理、方法以及流程的概念。冷凍電鏡的發展：冷凍電鏡到底是什么?從上世紀70年代興起至今，冷凍電子顯微技術(cryo-EM)已經跨越了40多年的發展歷史，經歷了冷凍制樣、單顆粒圖像分析和三維重構算法等關鍵性技術的突破。通俗而言，冷凍電鏡就是在傳統透射電子顯微鏡之上，加上了低溫傳輸系統和冷凍防污染系統。冷凍電鏡技術之冷凍透射電鏡優點：透鏡多，光學性能好。莆田生物冷凍透射電子顯微鏡技術應用

冷凍電鏡技術的原理：冷凍電子顯微學解析生物大分子及細胞結構的中心是透射電鏡成像，其基本過程包括樣品制備、透射電鏡成像、圖像處理及結構解析等幾個基本步驟。在透射電鏡成像中，電子槍產生的電子在高壓電場中被加速至亞光速并在高真空的顯微鏡內部運動，根據高速運動的電子在磁場中發生偏轉的原理，透射電鏡中的一系列電磁透鏡對電子進行匯聚，并對穿透樣品過程中與樣品發生相互作用的電子進行聚焦成像以及放大，Z后在記錄介質上形成樣品放大幾千倍至幾十萬倍的圖像，利用計算機對這些放大的圖像進行處理分析即可獲得樣品的精細結構。莆田生物冷凍透射電子顯微鏡技術應用雖然冷凍電鏡技術屬于前沿技術，但目前已經有利用冷凍電鏡基于結構研發的藥物進入臨床試驗。

冷凍電鏡技術未來之路在何方?除了蛋白等生物大分子外，生物樣品還有很重要的一面是細胞和組織。即使是目前有很多重要的蛋白結構都得到了埃米級別的解析，但由于它們都是純化出來的，已經脫離了原來位置，就如同一片樹葉脫離了大樹，研究的再深刻，目前也只是一葉遮目，不要說推測這片樹葉在森林里的位置，即使是在哪顆特定大樹上的生長部位和結構都很難說。因此解析細胞或組織這樣大尺度的高分辨精細結構具有更普遍的生物學意義。

冷凍電鏡技術助力快速、高效的新藥研發：分子生物學興起后，基于靶點的藥物發現逐漸成為主流新藥研發模式。通常通過結構生物學方法獲得靶點及靶點-受體相互作用的結合位點。將靶點結構和結合位點作為模型進行虛擬篩選，并通過高通量的方法獲得可能結合的潛在分子，并進一步通過結構生物學方法直接解析靶點-潛在分子的高分辨率結構，進行潛在分子的確認。冷凍電鏡“分辨率改變”使其成為獲得優于3?結構的常規技術。高分辨率的結構能夠清晰地描繪靶點與潛在分子相互作用的信息，包括結合表位、配體手性等，為潛在化合物的結構改造提供了指導。新的疾病或者突發流行病需要進行從頭藥物設計研究，這些應對性的藥物研發需要有大量基礎研究的積累。冷凍電鏡技術既完美契合了結構生物學的基礎研究，又能夠助力加速基于結構的藥物研發。冷凍電子顯微鏡技術之樣品成像：低劑量輻照成像，普通樣品材料在進行表征時，電子劑量越高成像質量越好。

冷凍電鏡技術工作流程：首先是樣品制備。高純度、高濃度的蛋白樣品溶液被滴在一個特制的樣品載網上面。載網由一張布滿小孔的超薄非晶碳薄膜和金屬支撐框架組成，在表面張力的作用下，微孔上會形成一層跨孔的薄水膜。將多余溶液吸走后，把載有蛋白溶液超薄膜的載網迅速投入到液態乙烷冷凍劑中使其快速冷凍，從而使蛋白質分散固定在玻璃態的冰膜中。然后電鏡圖像采集。選擇較有可能產生較佳圖像的較佳顆粒密度和玻璃態冰厚度的樣品。單顆粒冷凍電鏡技術首先捕獲大量隨機分布的同一種生物樣品的二維圖像，通過圖像處理算法解析其三維結構。莆田生物冷凍透射電子顯微鏡技術應用

基于結構的藥物設計已經逐漸成為藥物開發設計的主流，與此同時冷凍電鏡技術也在蓬勃發展。莆田生物冷凍透射電子顯微鏡技術應用

冷凍電鏡技術究竟是什么呢？一直以來，科學家們不斷進行基礎生命科學的探究，探究細胞內的生命規律，為人類健康及其他學科提供借鑒。而分子是生命體中行使功能的較小單元，生命科學研究也逐步發展到了微觀生物分子的結構與功能研究階段，以期逐步加深對生命過程的認知。充分的基礎研究不只能幫助我們深刻認識生命過程，并且能夠幫助改善人類健康和提高人類生活質量?？茖W家們能夠通過生命科學研究幫助確定新的藥物靶點，并進行基于靶點的藥物篩選，提高藥物研究的成功率、安全性和有效性。并且隨著生物制品尤其抗體大分子藥物的發展，冷凍電鏡技術越來越多地應用于活性生物分子結構的解析中。莆田生物冷凍透射電子顯微鏡技術應用

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