冷凍電鏡三維分子成像國際研討會在京舉行

　　8月8日至12日，第三屆郭可信電子顯微學與晶體學暑期學校暨冷凍電鏡三維分子成像國際研討會在北京中科院生物物理研究所召開。

　　郭可信先生培養的81級碩士生、現紐約大學教授王大能是這項活動的倡導者和發起者之一。他回憶說：“郭先生雖然是著名的材料物理學家，但對電子顯微鏡在生物學領域的應用也有很多思考。由于當時國內條件的局限，他的想法沒能真正實現。如今，郭可信培養的120余名研究生中，有不少人，包括我自己，已致力于電鏡的生物學研究”。

　　“先生2006年走了，我們希望能夠繼承和發揚他的事業，傳承其科學思想和科學精神。2007年，身居海外的學者與國內的研究人員進行了一次認真的商討，包括我和現任生物物理所副所長、“千人計劃”學者許瑞明等，開始著手在中國開辦郭可信電子顯微學與晶體學暑期學校，讓材料科學與生物學輪換開班。”王大能補充道。

　　據介紹，為了給中國青年學子提供更多與國際大師直接交流的機會，這項活動在2008年和2009年分別在清華大學和鄭州大學舉行過。

　　交流新思想 展示新成果

　　據悉，在這次活動中，組織者特別邀請到了多名重量級國際知名學者參與活動，交流他們的最新研究進展及實驗技術。

　　其中，針對基于電子顯微照片的三維重構技術發展史，美國科學院院士David DeRosier作了全面概述；作為電子晶體學界的鼻祖，英國倫敦皇家學會會員、劍橋大學MRC分子生物學實驗室神經生物系主任Nigel Unwin教授向與會聽眾呈現了乙酰膽堿受體（一種重要的神經遞質受體）結構研究的前沿進展；美國國家生物大分子成像中心主任Wah Chiu教授就利用冷凍電鏡技術獲得生物大分子原子水平分辨率結構作了極為精彩的報告；美國加州大學洛杉磯分校教授周正洪通過將病毒結構學、計算生物學及生物信息學有機的結合，成功將低溫電子顯微鏡技術的分辨率成功提高到原子水平。

　　此外，組織者還邀請到了一大批在電鏡領域表現突出的華裔青年科學家。如美國耶魯大學教授王宏偉、美國NIH教授朱江、美國休斯敦得克薩斯大學教授劉俊、美國加利福尼亞舊金山大學教授程一凡、美國得克薩斯大學西南醫學中心教授蔣秋興、美國紐約Brookhaven國家實驗室研究員李惠林、美國紐約州衛生署Wadsworth中心研究員隋海心、美國匹茲堡大學教授章佩君等，都各自展示了他們在這一領域取得的最新成果。

　　讓組織者感到意外和欣慰的是，本次暑期學校不僅吸引了中國學生，還有來自美、英、德、日等國家高校和研究所的專家、學者和學生參加。暑期學校在國內外的影響力正日益增強。

　　觀察從靜態轉向動態

　　為讓記者理解電子顯微鏡對于生物學發展的意義，王大能以艾滋病研究為例，講解了其價值。

　　艾滋病入侵人體主要依靠病毒細胞表面的蛋白與人體免疫細胞的結合。研究人員對此已研制出一些抗體，若抗體能與病毒結合，則可阻止病毒侵害人體。過去，科研人員主要使用X射線衍射技術研究這些問題，而使用這項技術需要對病毒顆粒進行提純，再在單純液態條件下與抗體結合，這是非生理情況下的結合，距離應用還有很遠的距離。現在，研究人員若使用三維冷凍電子顯微鏡，不僅可以分析病毒的完整結構，還能夠觀察到整個病毒顆粒與抗體的結合，能夠在接近生理條件下研究阻擋病毒侵害人體的方法。

　　在病毒結構研究領域中，美國加州大學洛杉機分校的華裔教授周正洪做出了公認的最高分辨率工作。他已利用單顆粒三維重構技術得到了分辨率接近原子水平 3.3埃的球狀病毒結構。

　　王大能說：“利用冷凍三維電鏡成像技術和相應的計算方法，研究人員所觀察的不僅是靜態的蛋白質結構，還能看到蛋白質動態的構像變化。”

　　中科院院士隋森芳介紹說，為推動中國生物學快速發展，近年來國家不斷加大投資力度，在科技部“973”項目的立項中，蛋白質設施占有重要位置，所謂蛋白質設施就包括冷凍三維電鏡；在相關人才引進方面，中科院生物物理所、中科院上海生命科學院、清華大學、北京大學、中國科技大學都先后引進了高層次人才，旨在建立結合蛋白質科學與細胞生物學研究的重要突破點；在“十一五”規劃期間，中國著重發展了電子顯微學與晶體學及其與生物學的交叉科學，并已發表了一些重要文章；新老實驗室都得到了長足的發展。

　　人才到位可一步登天

　　8月10日中午，參加這次研討會的華人科學家聚集在中科院生物物理所蛋白質科學中心4層的會議室，討論下一屆開班事宜。會議通過了2012年第五屆郭可信電子顯微學與晶體學暑期學校在中國科技大學舉辦的決議。

　　在會后的采訪中，周正洪說：“冷凍電子顯微學與晶體學這些年發展很快，除了在材料學方面繼續拓展外，在生物學方面的應用得到了迅速發展，如艾滋病治療研究新方法等。一些進行了一輩子晶體學研究的科學家，也開始用它研究生物學問題了。這種趨勢在上世紀90年代中期已出現苗頭。它的潛力在于能在原子水平研究生物體，而且并不需要結晶，由此可直接研究蛋白質藥物”。

　　周正洪認為，中國應該抓住歷史機遇，在美歐等西方國家全面發生經濟危機、削減科研經費，無法大量購買最先進的科研設備的時候，中國可以加速發展。中國現在已擁有國際上最先進的設備，只要培養人才到位，好好利用這些先進設備，即可一步登天。

　　周正洪介紹說，關于冷凍電子顯微鏡，分辨率最高的設備，中國已有幾臺。歐洲當前買不起，處于空白狀態；美國買了1臺，卻退回去了；德國現有3臺，走在了英國前面；新加坡買了幾臺，現在正在用重金挖美國麻省理工學院的高級學者，尚無結果；沙特阿拉伯購買了5臺，卻沒有人能夠使用。

　　民間行為多方支持

　　本次活動的組織主席由中科院生物物理所研究員孫飛擔任。

　　孫飛認為，這次活動盡管是科學家自發性倡導，但得益于多方支持。首先，生物物理研究所擁有一流的電鏡平臺；其次，中國科學院、國家自然科學基金委員會、IUCr及一些國際知名公司均對活動給予了大力資助。

　　孫飛說，近年來，在中科院的大力支持下，依托于生物物理研究所的中科院生物顯微成像平臺經過一期和二期的建設，已經初具規模。目前，平臺擁有1臺原子力顯微鏡，2臺透射電子顯微鏡，1臺世界上最先進的300千伏Titan Krios冷凍低溫透射電鏡。在樣品制備方面可謂一應俱全。

　　“擁有這樣一個先進的硬件平臺，我們不僅要高效使用，做出世界一流的科研成果；也要讓其為國內青年科研人才的培養發揮作用，同時加強與國際專家的交流與合作，提高研究所的競爭力。”孫飛說。

　　關于生物學研究，孫飛進一步解釋說，蛋白質結構生物學研究主要有三大手段：晶體學、核磁共振技術和冷凍電鏡三維重構技術。截至目前，國際上利用前兩項技術，尤其是利用晶體學方法進行結構研究的研究組較多，在這一領域生物物理所涌現出了多位院士，如梁棟材、常文瑞、王大成和饒子和，都是這一領域中卓有建樹的科學家，頗具國際影響力。

　　而相比之下，雖然冷凍電鏡三維重構技術，在研究蛋白質復合物與分子納米機器結構功能方面具有巨大優勢，由于具有較強的設備依賴性，以它為手段進行結構研究的實驗室卻相對較少。這也使得這個領域具有巨大發展前景和上升空間。

　　據悉，參加活動的知名學者們參觀了生物物理所的電鏡平臺。他們無不為此感到振奮，驚異于中國科技投入的力度和發展速度，不約而同地發出了“世界電子顯微學的研究在向東移動”的感嘆。