接过冷冻电镜技术接力棒的是一个个中国面孔 - ECUST版

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来源：新民晚报编辑：吴健 2017-10-05 11:05
图说：瑞典皇家科学院在宣布现场发布的本年度三名诺贝尔化学奖获奖者的照片
新民晚报讯（记者张炯强）瑞典皇家科学院4日宣布将本年度诺贝尔化学奖授予三
位科学家：瑞士科学家雅克·杜博歇、美国科学家约阿希姆·弗兰克和英国科学家理查
德·亨德森，以表彰他们在发展研究冷冻电镜技术方面的贡献。
上海交通大学化学化工学院副院长朱新远教授和华东理工大学药学院黄瑾教授第一
时间接受记者采访，解读这一奖项。他们均表示，冷冻电镜堪称结构生物学研究的一次
完美风暴，将带来肿瘤等许多重大疾病研究和新药研发的突破。
全新技术改变一切
什么是冷冻电镜技术？黄瑾教授介绍，顾名思义就是将样品快速降温使其固定在玻
璃态的冰中，在低温下使用透射电子显微镜观察样品的成像技术，是直接观察液体、半
液体及对电子束敏感样品的重要方法。电子显微镜长期以来只能做一些相对低分辨率的
结构解析工作，且强大的电子束流会破坏蛋白、生物切片等对温度敏感的样品。冷冻电
镜技术的出现改变了一切，研究人员现在可以将运动着的生物大分子冷冻，并将它们前
所未见的过程机制成像。
这得益于三位诺奖得主的贡献：弗兰克开发了一套图像处理方法，能够对电子显微
镜获得的模糊二维图像进行分析并产生精细的三维图像。杜博歇实现了“水的玻璃化”
，使得在电子显微镜的高真空环境观察接近生理状态的生物大分子成为可能。亨德森成
功使用电子显微镜得到原子层面分辨率的蛋白质三维结构图像，证明了冷冻电镜技术的
巨大潜力。
中国面孔接棒研究
黄瑾表示，需要指出，这三位科学家仅是冷冻电镜的开拓者，这项技术推出后的二
三十年间并没有得到广泛应用。直到最近，冷冻电镜技术进过多次优化达到梦寐以求的
原子级分辨率后，迅速成为结构生物学的重要研究工具。
2013年，美国加州大学旧金山分校华人学者程亦凡将冷冻电镜分辨率提升至3.4埃
（一埃相当于10纳米），同时研发出单电子计数探测器。从此，冷冻电镜技术迅速席卷
结构生物学领域，传统的核磁共振、X射线晶体衍射长期无法解决的许多重要蛋白质机
器及膜蛋白的高分辨率结构一个个被迅速解决，纷纷强势占领顶级期刊和各大媒体版面。
值得一提的是，接过冷冻电镜技术接力棒的是一个个中国面孔，如程亦凡、施一公
、杨茂君、柳正峰等人，他们解析的多种原子水平超高分辨率的生物大分子复合体结构
震惊世界。有人评价：“如果今后以冷冻电镜技术分辨率作为标准，那么诺贝尔化学奖
得主将属于华人科学家。”
推进重疾药物研发
朱新远教授则指出，冷冻电镜技术的使用，将大大推进重大疾病药物的研发工作。
标靶药物是未来医药界研究的主流，副作用更小，药效更明显。而靶向研究中最重要的
就是分析小分子和蛋白质是如何结合在一起，这就需要冷冻电镜的核心技术。
据了解，冷冻电镜仍有提升空间，如果分辨率能达到2埃左右，对药物设计和筛选
就非常有帮助，将带来巨大市场。除了生物学，冷冻电镜技术对纳米技术研究、新材料
开发也具有极大潜力。

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