冷冻电镜是什么？为什么能够斩获今年诺贝尔化学奖？(2)

　　雅克?迪波什（Jacques Dubochet）的重要贡献则是在真空环境下使生物分子保持自然形状。几乎是在同期的1978年，迪波什开始解决电子显微镜领域的样品干涸并遭破坏的问题。如前所述，亨德森在细菌视紫红质成像是曾用葡萄糖来保护样品，但这种方法并不普遍适用。

　　迪波什得出的方法是对生物样品进行玻璃化（vitrifying water）。一般情况下，通过氢键的相互作用，水分子会在凝固过程中形成有序排列，形成晶体。而迪波什想到的即是在水分子相互作用之前就让其凝固，将生物样品浸入事先经液氮冷却的乙烷中，就能使水迅速冷却、在数毫秒之内完全凝固，这种方式得到的就不是晶体而是无定形态，而玻璃也是处于无定形态，玻璃化名称由此而来。生物样品嵌在无定形冰中，堪称留下了真实的一瞬间。

　　1982年，迪波什开发出真正成熟可用的快速投入冷冻制样技术制作不形成冰晶体的玻璃态冰包埋样品。1984年，迪波什首次发布不同病毒的结构图像。

　　至此，相对容易地使用电子显微镜观察生物大分子的要素基本集齐。

　　当然，冷冻电镜时代的真正来临，还得益于样品制备技术、新一代电子探测器发明、软件算法优化等多方面技术的进步。2013年，加州大学旧金山分校（UCSF）)程亦凡和David Julius 的研究组用冷冻电镜首次得到膜蛋白TRPV1 的3.4 埃接近原子级别高分辨率三维结构，这一结果被视为具有里程碑意义。

　　国内对于诺奖级助手的热情

　　2013年开始，冷冻电镜成为了诸多诺奖级论文成果的得力助手。在中国国内，这一方面的领军人物是中国科学院院士、结构生物学家、清华大学副校长施一公，其关于剪切复合体的研究基本都利用了冷冻电镜技术。

　　上世纪九十年代中期，清华大学隋森芳院士、中山大学张景强教授、中科院生物物理所徐伟研究员等人开始研究冷冻电镜。真正的布局则在2010年之前，彼时冷冻电镜正蓄势待发。

　　2009年8月25日上午，清华大学医研院—FEI电子显微镜合作签字仪式暨亚洲首台KRIOS冷冻电镜安装落成仪式在医学科学楼举行，时任生命科学与医学研究院副院长施一公在合作协议上签字。FEI TITAN KRIOS 300千伏透射电镜是世界上最先进的高分辨场发射冷冻透射电镜，彼时在世界范围内安装完成不超过10台。

　　随后，北京大学医学院、中科院生物物理所也相继采购冷冻电镜。2017年5月，浙江大学更是自筹资金6000万建立冷冻电镜中心，一举成为目前国际上设备配置最齐全、技术覆盖面最广泛的冷冻电镜中心之一。

　　到场参加浙江大学冷冻电镜中心成立庆典仪式的施一公当时发言称，冷冻电镜的发展像是一场猛烈的革命。“就目前发展前景来看，冷冻电镜技术是可与测序技术、质谱技术相提并论的第三大技术！”

　　幸运的是，在业内看来，中国在冷冻电镜的应用方面并不落后。