冷冻电镜前沿技术与发展应用

宋芸1，左沁宇2，蒙学明2，李光一1，魏宇宇1，段佳琳1，辛立辉1，丛尧2,3，孔亮亮1(1 中国科学院上海高等研究院国家蛋白质科学研究(上海)设施； 2 中国科学院分子细胞科学卓越创新中心，上海生物化学与细胞生物学研究所，核糖核酸功能与应用全国重点实验室，中国科学院大学；3 国科大杭州高等研究院生命与健康科学学院，中国科学院大学，浙江省系统健康科学重点实验室)

摘要：随着冷冻电镜(Cryo-EM)分辨率革命的到来，冷冻电镜技术已成为生物大分子结构解析的核心手段。这场技术革命的背后，是多维度技术的协同发展。新兴的冷冻制样技术，尤其是亲和载网及时间分辨率的冷冻制样技术，不仅具有整合生物复合体提纯与冷冻制样、降低气- 液界面影响的潜能，还有望捕捉生物过程的瞬时构象。冷冻聚焦离子束减薄结合荧光定位与高压冷冻技术，可实现对细胞或组织样品的精准减薄，助力揭示细胞原位中的“分子社会”及生物过程的时空调控。冷冻透射电镜硬件、控制软件及探测器的不断发展，极大推进了高通量、高分辨率、自动化的电镜数据采集。近年来，人工智能(AI) 与冷冻电镜技术的深度融合，正在推进冷冻电镜技术向着捕获生物大分子动态生物过程，揭示其原位时空调控和“分子社会关系”方向飞速发展，为揭示生命本质提供了强大的技术支撑。冷冻电镜技术不仅在基础研究中具有重要意义，在药物开发等应用领域也展现出巨大潜力。本文将围绕冷冻样品制备、冷冻透射电镜及探测器硬件数据收集及AI 应用等方向展开阐述。

关键词：冷冻制样技术；冷冻透射电镜及探测器；电镜数据采集；人工智能