Cryo EM Applications | Glacios Cryo TEM | Thermo Fisher Scientific

加速发现的冷冻电镜

Thermo Scientific Glacios 3 冷冻透射电镜可用于多种高性能冷冻电镜技术，包括单颗粒分析、冷冻电子断层成像（ cryo-ET）和微晶体电子衍射（ microED）。

由 AI 支持的软件可为冷冻电子显微镜工作流程提供实时反馈，指导决策、筛选样品并自动化复杂任务，从而显著提高通量与数据质量，同时减少日常运行所需的专职人员。

利用 200 kV 的 Glacios 3 冷冻透射电镜所搭载的创新技术，这些方法和工作流程正帮助加速基于结构的药物设计与前沿研究。

Glacios 3冷冻透射电镜所支持的冷冻电镜技术

冷冻电子断层成像（Cryo-ET）

Cryo-ET 可揭示大分子和生物组分在其细胞环境中的 3D 结构。

图像：核孔复合体（绿色）、核膜（黄色）、核小体（紫色）和核糖体（蓝色）的 3D 可视化。

单颗粒分析

通过单颗粒分析，可从玻璃化冰悬液中获得纯化蛋白质和大分子的 3D 结构。

图像：Fab-HIV 包膜三聚体。由 EMDB-48286重建。（原始研究：Caniels 等.）

微晶电子衍射（MicroED）

MicroED 能实现小分子和蛋白质的快速高分辨率结构测定。

图像：野生型 20–34 段淀粉样β 片段的结构。由 EMD-20082 重建。（原始研究：Warmack 等）

通过基于结构的药物设计加速治疗性药物发现

冷冻电镜已成为合理药物设计的重要工具，使研究人员能够直接观察蛋白–配体相互作用、构象变化以及原子级或近原子级的动态结合位点。冷冻电镜可通过确定高分辨率的药物–靶标结构并在早期发现阶段阐明作用机制，从而帮助降低后期临床试验失败的风险。研究表明，从靶点选择到 IND申报，基于结构的方法开发的药物临床成功率为其他方法的 2 倍，而前期（临床前）所需的时间和成本仅为 50%。

越来越多的机构采用在性能与可及性之间取得平衡的 200 kV 冷冻电镜，以加速多种治疗模态（modalities）的生物治疗药物开发，包括：

基于快速且精准表位信息的抗体候选筛选
基于结构的疫苗与CAR-T候选体设计
新型基因编辑酶的发现、工程改造与优化
对病毒与脂质类递送载体的全面颗粒表征

200 kV冷冻电镜在治疗性发现与设计中的示例

SLC转运蛋白的治疗潜力

利用 200 kV 冷冻透射电子显微镜（cryo‑TEM）解析的 VMAT1 二聚体复合体（未结合态与利血平结合态）。基于 EMDB-41238重建。（原始研究：Ye 等。）

迈向HIV疫苗的进展

利用 200 kV 冷冻透射电子显微镜（cryo‑TEM）解析的 3G08 Fab 与 HIV 包膜三聚体复合物的单颗粒分析。基于EMDB-48286 重建。（原始研究：Caniels 等。）

脂质体包封药物递送载体的表征

脂质体包封是将药物封装在由一层或多层脂质双分子层构成的脂质体内，以模拟生物膜。这是一种成熟且日益常见的药物封装方法，尤其适用于受控递送或降低毒性有益的某些药物类别。

冷冻电镜可用于直接在天然湿润状态下观察纳米尺度的药物递送系统，以验证配方、发现早期问题、协助确保质量与稳定性，并优化治疗性能。

使用 200 kV 冷冻电子断层成像（cryo‑ET）对包裹阿霉素的脂质体（化疗药物制剂）进行成像。图中紫色显示正确封装、适合药物递送的脂质体，黄色表示封装不当的脂质体。

200 kV冷冻电镜在生物学发现中的应用

200 kV冷冻透射电镜的进步已显著缩小其与 300 kV 系统之间的性能差距，其可达到的分辨率足以支持高影响力的结构生物学研究。

现代的 200 kV 仪器是单颗粒分析的强大工具，能够以高准确度和高通量解析复杂的生物大分子结构。此外，200 kV 系统现在具备用于 Cryo-ET 的足够对比度与分辨率，能够生成细致的亚细胞与大分子成像。200 kV 显微镜在性能、可负担性与操作简便性之间取得了实用平衡，这既推动了结构生物学的普及，也满足了顶级期刊对研究质量的严格标准。

下面的示例展示了中国南方科技大学的一个团队如何使用 Cryo-ET 可视化线粒体，以理解疾病的机制基础。他们的工作发表在Wang 等人的论文中。该研究揭示了高分辨率的结构细节，可为线粒体相关疾病的诊断与治疗提供参考信息。

下文展示了更多示例，以说明现代 200 kV冷冻透射电镜在结构生物学方面的性能与多功能性。