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电子显微镜

细胞内结构的冷冻电子断层扫描

以纳米分辨率对玻璃化亚细胞结构进行 3D 冷冻 ET。


什么是冷冻电子断层扫描

细胞冷冻电子断层扫描(冷冻 ET)是一种无标记的冷冻成像技术,能以纳米分辨率提供细胞器和蛋白质复合物的 3D 数据集。这是通过对低温冷冻(玻璃化)细胞进行聚焦离子束 (FIB) 减薄,然后打开进入细胞的窗口来完成的。对减薄的细胞样本(冷冻薄片)拍摄一系列 2D 图像,然后将其重建为 3D 数据集。

使用荧光成像技术和冷冻电子断层扫描技术生成的HeLa 细胞的荧光图像和断层扫描结构图
HeLa 细胞的荧光图像(左)和断层扫描结构(右)。荧光图像显示了细胞核(蓝色)、肌动蛋白丝(红色)和线粒体(绿色),但没有细胞环境。冷冻电子断层扫描提供了一个包含重要环境信息的特写。
使用冷冻电子断层扫描技术展示海马神经元兴奋性突触
海马神经元兴奋性突触。承蒙中国科技大学 Guoqiang Bi 和加州大学洛杉矶分校 Hong Zhou 提供。使用 Thermo Scientific Amira 软件进行数据分割和可视化。
来自 Aquilos Cryo-FIB 制备的衣藻,并用 Selectris 成像过滤器成像的原位断层照片的 2D 截面
来自 Aquilos Cryo-FIB 制备的衣藻,并用 Selectris 成像过滤器成像的原位断层照片的 2D 截面。数据承蒙马丁雷德 MPI 的 S. Khavnekar、W. Wietrzynski、P. S. Erdmann 提供。

相关光电子显微术

光学显微术,特别是荧光显微术,是现代细胞生物学的基石。光学领域以及计算工具的进步,使得可以在一系列相关尺度上观察系统。它可以实现基于结合的荧光标记识别蛋白质和分子。但没有荧光标记的结构无法可视化,这意味着荧光标记周围的环境丢失。此外,某些荧光模式发挥作用所需的特定化学试剂的存在也可能影响天然结构。

冷冻透射电镜样品制备

冷冻电子断层扫描(冷冻ET)不需要对样品进行任何脱水、染色或标记。当与光学显微术一起使用时,冷冻 ET 可提供目标标记蛋白质的位置,它做到了两全其美:定位、特异性和纳米分辨率。赛默飞世尔科技和 Leica Microsystems 联合推出的新型整合冷冻 ET 工作流程说明了如何结合这两种技术来获得成果。

冷冻电镜与冷冻断层扫描的比较

冷冻电子断层扫描提供蛋白质在其功能性细胞环境中发挥作用时的 3D 快照,使用户能够看到并了解它们如何与其他分子共同完成细胞的主要进程。正是因为冷冻电子断层扫描既能提供单个蛋白质的结构信息,又能提供它们在细胞内的空间排布,使其成为一项真正独特的技术。冷冻 ET 在细胞生物学方面有着巨大潜力,因为它消除了光学显微术与近原子分辨率技术(如单颗粒分析冷冻电子显微术 [冷冻电镜])之间的隔阂。(请注意,可以使用与单颗粒分析数据相同的透射电子显微镜来收集冷冻电子断层扫描数据。)

借助 Thermo Fisher,可以通过自动化和可靠性更快地获得冷冻电子断层扫描数据集。利用 Thermo Scientific Aquilos 2 Cryo-FIB,用户可以凭借自动化工作流程步骤向前迈出革命性的一步,从特定程序化位置产生多个减薄的样品区域。使用 Thermo Scientific Krios G4 Cryo-TEMThermo Scientific Selectris 成像过滤器Thermo Scientific Falcon 4 直接电子检测相机的强大组合,可以获得高分辨率 3D 重建的最佳图像质量和对比度。

来自莱顿大学的 Ariane Briegel 教授是 ASM Microbe 2019 的全体大会发言人。她阐述了冷冻电子断层扫描如何克服微生物学面临的研究障碍,并给出了使用这项技术的最重要窍门。

细胞制备

冷冻断层扫描工作流程
Style Sheet for Komodo Tabs

冷冻电子断层扫描相关资源

该视频展示了借助冷冻电子断层扫描技术进行绿藻莱茵衣藻高尔基体的3D成像。这种单细胞藻类被快速冷冻,无需任何人工染色剂或固定剂。

呈现效应器易位合理途径的分泌介导沙门氏菌-宿主细胞界面的冷冻电子断层扫描可视化。承蒙耶鲁大学 D. Park 和 J. Liu 提供。

HeLa 细胞核外围的冷冻电子断层扫描成像。承蒙 EMBL 的 J. Mahamid 博士提供。

Thermo Fisher 冷冻电子断层扫描工作流程涵盖了快速冷冻细胞到最终的 3D 可视化。内部细胞区域以纳米级分辨率成像,从用 Aquilos 2 cryo-FIB 精确制备的冷冻薄片中采集。

从您购买 Thermo Scientific Aquilos 2 Cryo-FIB 系统的那一刻起,冷冻断层扫描的加速和推进服务包便开始为您的成功提供支持。从应用支持到系统远程监控,再到全面维护,我们独特的数据驱动和实践服务的结合将帮助您快速实现您想要的结果。

该视频展示了借助冷冻电子断层扫描技术进行绿藻莱茵衣藻高尔基体的3D成像。这种单细胞藻类被快速冷冻,无需任何人工染色剂或固定剂。

呈现效应器易位合理途径的分泌介导沙门氏菌-宿主细胞界面的冷冻电子断层扫描可视化。承蒙耶鲁大学 D. Park 和 J. Liu 提供。

HeLa 细胞核外围的冷冻电子断层扫描成像。承蒙 EMBL 的 J. Mahamid 博士提供。

Thermo Fisher 冷冻电子断层扫描工作流程涵盖了快速冷冻细胞到最终的 3D 可视化。内部细胞区域以纳米级分辨率成像,从用 Aquilos 2 cryo-FIB 精确制备的冷冻薄片中采集。

从您购买 Thermo Scientific Aquilos 2 Cryo-FIB 系统的那一刻起,冷冻断层扫描的加速和推进服务包便开始为您的成功提供支持。从应用支持到系统远程监控,再到全面维护,我们独特的数据驱动和实践服务的结合将帮助您快速实现您想要的结果。

冷冻电子断层扫描技术的应用

使用冷冻电镜进行传染病研究

传染病研究

冷冻电镜技术可在近天然状态下对生物大分子的 3D 结构进行多尺度的观察,有助于提高治疗方法的开发速度和效率。

使用冷冻电镜进行结构生物学研究

结构生物学研究

借助冷冻电镜(Cryo-EM)对具有挑战性的生物靶标(例如大型复合物、柔性物质和膜蛋白)进行结构分析。

植物生物学研究

植物生物学研究

基础的植物生物学研究借助冷冻电镜(Cryo-EM)能得到从蛋白(通过单颗粒分析)到其细胞环境(通过断层扫描)再到整体结构(通过大体积分析)的信息。


冷冻电子断层扫描的样品


蛋白分析

冷冻电镜可提供近原子分辨率的蛋白3D结构。它可以确定复合物和难以结晶样品的结构信息,以及重要的细胞环境。

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病毒分析

冷冻电镜能够以近原子分辨率解析病毒颗粒和抗原-抗体界面的3D结构。病毒固有的结构对称性使其成为冷冻电镜分析的理想对象。

了解更多 ›


产品

仪器卡片原件样式表

Krios G4 Cryo-TEM

  • 改进的人体工程学
  • 可更轻松放进新建或现有的实验室
  • 极大提高生产率和自动化水平
  • 用于高分辨率 3D 重构的最佳成像质量

Glacios 冷冻 TEM

  • 可变的加速电压 80-200 kV
  • 用于冷冻样品操作的行业领先的自动加载器
  • 占地面积小
  • 增强易用性:

Aquilos 2 Cryo-FIB

  • 可自动生成多个薄片
  • 利用提取纳米操纵器锁定并提取感兴趣的结构
  • 用于高分辨率断层扫描的 3D 可视化

Vitrobot 系统

  • 全自动样品玻璃化
  • 滤纸夹吸装置
  • 半自动化载网转移
  • 高样品通量

Selectris 和 Selectris X 成像过滤器

  • 专用于高稳定性和原子分辨率成像
  • 操作简便
  • 与最新一代的Thermo Scientific Falcon 4i直接电子检测器相配。

Falcon 4i 直接电子检测相机

  • 高吞吐量,每小时可获得更多图像
  • 无与伦比的成像质量和高DQE
  • 用EER进行无损数据压缩

Tomography 5
软件

  • 自动化多位点批量断层扫描
  • 自动盒式映射
  • 可达到最佳电子剂量的剂量对称倾斜方案
  • 与 Selectris 成像过滤器完全集成

EPU 2 软件

  • 用于单颗粒采集的显微镜内嵌式解决方案
  • 适用于高通量颗粒收集
  • 兼容胶片、CCD 相机和直接电子相机

冷冻电子断层扫描成像电子显微镜服务

  • 通过工作流程验证和培训快速实现数据
  • 通过保证系统正常运行时间和监控来最大限度实现结果
  • 来自服务专家团队的坚定支持
用于将媒体库/技术的 H2 更改为具有 em-h2-header 类 p 的样式表
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