近日，清华大学施一公研究组通过单颗粒冷冻电子显微技术(冷冻电镜)解析了酵母剪接体近原子分辨率的三维结构，并在此结构的基础上进行了详细分析，相关文章发表在《科学》周刊上。这一重要研究成果再次让冷冻电镜技术进入了大家的视野。
施一公表示，如果没有冷冻电镜，就完全不可能得到剪接体近原子水平的分辨率。而早在2007年清华大学采购冷冻电镜时，也没想到冷冻电镜会出现飞跃性的进展。
确实自从2013年以来，随着单电子计数探测相机的问世，以及图像处理算法的发展，冷冻电镜技术在结构生物学研究中的应用越来越多，其重要性也日益凸显，吸引了许多以前从事X射线晶体学研究的研究人员关注。那么冷冻电镜技术未来的发展前景如何呢?
2015年4月，单电子计数探测相机的研发人员之一华人学者程亦凡(Yifan Cheng) 在Cell杂志刊登了《Single-Particle Cryo-EM at Crystallographic Resolution》，其中有一个部分专门介绍了单颗粒冷冻电镜技术未来的发展。现将原文翻译如下，与版友们共享。
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毫无疑问，单颗粒冷冻电镜(single-particle cryo-EM)不再是‘‘blobology’’，而是一种可与X射线晶体学方法分辨率相媲美的新方法。然而，与X射线晶体学不同的是，单颗粒冷冻电镜总是产生一些信息(尽管并不都是原子分辨率级别的信息)，甚至对分辨率并不是很高的图像进行重构，也能够获得如何改进样品制备的信息，以及宝贵的生物学见解。因此，在大分子研究方面，单颗粒冷冻电镜技术比X射线晶体学更具吸引力。
然而，单颗粒冷冻电镜技术还远非完美，而且技术发展仍然非常快。目前单颗粒冷冻电镜技术的分辨率水平，依然无法满足许多方面的应用要求。例如，如果分辨率能够突破3埃，这样就能清楚的看到离子的位置，同时不仅能观察到小分子，还能观察到小分子配体与目标蛋白是如何结合在一起的，这一点对于制药公司来说颇具吸引力，因为它能够为基于结构的药物设计和优化提供便利。
最近有一篇综述文章详细探讨了单颗粒冷冻电镜技术的局限性，尤其是在获取更高的分辨率方面，并介绍了可能的解决方法(Agard et al., 2014))。由于分辨率不足，建立新模型和精修所花费的时间常常远远超过了三维重构本身。尽管许多X射线晶体学工具可以被应用在冷冻电镜密度图模型的建立和精修，它也需要显著的改进(Amunts et al., 2014; Brown et al., 2015)。此外，X射线晶体学传统的验证准则，例如自由R-因子，对于建立冷冻电镜密度图的模型并不适用。因此，对于单颗粒冷冻电镜技术来说，建立、精修和验证有效的模型的工具和方法都需要进一步的发展。
除了提高技术本身，还有其他一些因素限制单颗粒冷冻电镜技术的广泛应用。首先，单颗粒冷冻电镜技术并不是一个“交钥匙”方法。即使有自动数据采集技术和流程化数据处理、图像采集和加工处理等，它依然是一个十分复杂的技术，对于一个新手来说，很难通过短时间的培训或使用说明书就能学会操作。其次，必要的基础设施需要价值不菲的投资，包括功能齐全的冷冻电镜设备，用于数据处理和存储的计算机资源等。另外，除了最初的投资，目前高端冷冻电镜设施运行所需要的投资也是巨大的。第三，目前几乎没有类似同步辐射光源向社会大众开放的、致力于高通量数据采集的冷冻电镜设施。 这些限制使得进入冷冻电镜领域的门槛太高，要想有所改变，将需要多方面的努力。
因此，使得冷冻电镜技术更加可靠耐用，并且相对容易掌握，降低设备和运行成本，提供现成的设备及专家，也是促使冷冻电镜技术能够像X射线晶体学技术广泛应用的重要步骤。尽管，单颗粒冷冻电镜技术的未来是光明的，但是需要科学界以及政府投资机构的大力支持，才能使得单颗粒冷冻电镜技术能够像X射线晶体学技术一样受欢迎。
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