?

細胞是生命活動的最小單元，細胞的功能可塑性由眾多細胞器動態(tài)交流來調(diào)控。為此，生命活動在分子水平上主要表現(xiàn)為蛋白質(zhì)復合物在各種復雜體系中多層次的動態(tài)變化與互作。近年來，最新發(fā)展的冷凍電鏡斷層三維重構(gòu)成像技術(shù)（cryo-electron tomography, Cryo-ET）革新了生命科學領(lǐng)域中微觀尺度結(jié)構(gòu)與功能的研究范式。Cryo-ET技術(shù)結(jié)合了最佳的結(jié)構(gòu)保存和亞納米分辨率的成像精度，在細胞不同生理環(huán)境中對蛋白質(zhì)復合物與亞細胞器等結(jié)構(gòu)進行直接三維可視化，從而實現(xiàn)對細胞中分子水平結(jié)構(gòu)與組成的定量化解析，為蛋白質(zhì)機器等生物大分子結(jié)構(gòu)及其在細胞原位的功能行使提供新的模型與學說。Cryo-ET技術(shù)，同時能夠?qū)⑶把毓鈱W顯微成像技術(shù)和原子分辨的結(jié)構(gòu)解析技術(shù)（如單顆粒冷凍電鏡技術(shù)）銜接起來，實現(xiàn)對生命科學的跨尺度研究。這一技術(shù)的快速發(fā)展與應用，引起了結(jié)構(gòu)生物學、細胞生物學、腦科學、臨床病理診斷等多個學科領(lǐng)域?qū)W者的極大關(guān)注。

2022年新年伊始，中國神經(jīng)科學學會突觸與神經(jīng)可塑性分會、細胞動力學教育部重點實驗室、中國細胞生物學學會細胞結(jié)構(gòu)與細胞行為分會聯(lián)合賽默飛世爾科技公司，在中國科學技術(shù)大學共同舉辦了冷凍電鏡原位成像研討會與培訓班。本次會議涵蓋了前沿冷凍電鏡原位成像前沿技術(shù)與應用進展講座、交叉學科青年圓桌論壇以及冷凍電鏡斷層成像技術(shù)培訓班。

1月5日上午，本次會議發(fā)起人、中國科學技術(shù)大學/中科院深圳先進技術(shù)研究院畢國強教授主持開幕式，細胞動力學教育部重點實驗室主任姚雪彪教授、中國科學技術(shù)大學生命科學學院院長臧建業(yè)教授與賽默飛電鏡生命科學亞太區(qū)市場拓展總監(jiān)Eric Fung Chen先生分別代表會議主辦單位與承辦致辭，對與會的線上線下人員表示了歡迎，并預祝會議順利圓滿舉辦。

隨后，四位青年學者深入介紹了冷凍電鏡原位成像在超大生物大分子的原位結(jié)構(gòu)解析、神經(jīng)細胞原位結(jié)構(gòu)與功能分析、最近冷凍電鏡成像與分析技術(shù)方法等。

復旦大學張琰青研究員首先作了題為《Structural study of the luminal ring of nuclear pore complex》的報告，分享了她與施一公院士團隊利用冷凍電鏡斷層三維成像技術(shù)結(jié)合單顆粒冷凍電鏡技術(shù)解析核孔復合物原位三維結(jié)構(gòu)方面所作的探索，并詳細分享了她在綜合運用多種不同數(shù)據(jù)處理方法與軟件解析超大分子復合物方法的經(jīng)驗。張琰青博士首次發(fā)現(xiàn)核孔復合物核腔環(huán)精細結(jié)構(gòu)，提出核孔復合物彈性機制新模型；將核孔復合物胞質(zhì)環(huán)結(jié)構(gòu)從領(lǐng)域內(nèi)此前最高分辨率20埃首次提高至5.5埃，實現(xiàn)了分辨率的重大突破。

中科院深圳先進技術(shù)研究院陶長路副研究員，匯報了其與畢國強教授團隊在發(fā)展冷凍電鏡斷層三維成像、光電關(guān)聯(lián)顯微成像以及三維圖像處理技術(shù)，并應用于神經(jīng)突觸的結(jié)構(gòu)與功能解析、完整皰疹病毒三維結(jié)構(gòu)與神經(jīng)細胞中傳播機制解析等方面所做的系列工作。畢國強、陶長路團隊與加州大學洛杉磯分校周正洪課題組的合作團隊，經(jīng)歷長達十余年的聯(lián)合攻關(guān)，依托中國科大集成影像中心與中科院深圳先進院腦所腦信息中心，同時與南方科技大學冷凍電鏡中心王培毅教授團隊、美國匹茲堡大學章佩君教授課題組等合作下，自主開發(fā)了冷凍光電關(guān)聯(lián)顯微成像裝置與方法、優(yōu)化了細胞樣品的冷凍電鏡斷層成像數(shù)據(jù)采集流程、發(fā)展了膜蛋白原位結(jié)構(gòu)解析以及基于深度學習的圖像恢復等方法；并應用這些前沿技術(shù)，在神經(jīng)突觸的結(jié)構(gòu)與功能研究做出了開創(chuàng)性工作，首次解析了完整神經(jīng)突觸的原位精細結(jié)構(gòu)，并揭示了抑制性突觸GABAA受體蛋白的原位結(jié)構(gòu)與組織分布規(guī)律，為理解突觸傳遞、可塑性以及疾病發(fā)展等方面奠定了重要結(jié)構(gòu)基礎。

賽默飛世爾科技公司黃子惠博士詳盡介紹了賽默飛公司在冷凍電鏡原位成像設備和技術(shù)一體化方面的最近進展，包括冷凍電鏡樣品制備技術(shù)、冷凍電鏡成像前沿設備以及自動化數(shù)據(jù)采集軟件，并分享了冷凍電鏡斷層成像技術(shù)推動生命科學研究的典型案例。隨后賽默飛世爾科技公司耿華博士展示了賽默飛公司的圖像分析與三維可視化軟件Amira對冷凍電鏡斷層三維重構(gòu)圖像等多種生物醫(yī)學圖像進行自動化分割的基本原理與具體應用案例。

會議期間（1月5日下午），同步舉辦了細胞動力學教育部重點實驗室交叉學科青年學者圓桌論壇，參會者就細胞原位結(jié)構(gòu)與功能研究的機遇與挑戰(zhàn)展開了交流討論。特邀嘉賓施蘊渝院士、姚雪彪教授與畢國強教授，就青年學者如何開展跨學科研究、冷凍電鏡斷層成像的技術(shù)特征與發(fā)展前景、以及冷凍電鏡斷層成像技術(shù)推動與銜接結(jié)構(gòu)生物學與細胞生物學等方面，分別發(fā)表了各種的見解，并給予了青年學者寶貴建議。

1月5號下午至1月6號舉辦的技術(shù)培訓班，貫穿了冷凍電鏡斷層成像的技術(shù)講座、數(shù)據(jù)采集與處理以及三維可視化渲染各個方面：美國加州大學洛杉磯分校司竹博士做了細致精彩的技術(shù)報告，詳細介紹了冷凍電鏡斷層三維重構(gòu)成像技術(shù)的技術(shù)原理、適用范圍、實驗流程、數(shù)據(jù)采集方法以及基于亞區(qū)域平均技術(shù)的蛋白質(zhì)原位結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)解析，對該領(lǐng)域的初學者來說是一個細致全面的入門指南。畢國強/陶長路團隊的田崇禮博士和賽默飛世爾科技的劉升博士分別演示了利用SerialEM軟件和賽默飛Tomography軟件進行冷凍電鏡斷層成像數(shù)據(jù)批量自動化采集的操作流程。隨后賽默飛公司耿華博士培訓了利用Amira軟件對冷凍電鏡斷層三維數(shù)據(jù)中大分子復合物進行自動化分割與可視化渲染；畢國強/陶長路團隊夏軼男、盧振航與田崇禮博士分別培訓了基于MotionCorr2和IMOD軟件的三維重構(gòu)處理以及團隊自主開發(fā)的IsoNet軟件進行圖像降噪與缺失錐矯正處理。培訓內(nèi)容涵蓋了冷凍電鏡斷層成像數(shù)據(jù)采集與處理流程的各個步驟，并安排了多名助教人員，隨時為學員提供幫助和答疑，確保了每位學員能夠同步完成所有培訓內(nèi)容。

本次會議采用了線上線下結(jié)合，共有來著包括中國科大、清華大學、北京大學、西湖大學、中科院、美國哈佛大學、美國華盛頓大學、德國馬普所等國內(nèi)外幾十家單位400余名師生參會。會議中，各位專家從多個不同角度分享了冷凍電鏡原位成像領(lǐng)域的最新進展，使得參會嘉賓對于冷凍電鏡原位成像技術(shù)與應用有了較為全面的了解；同步培訓班貫穿了冷凍電鏡斷層成像實驗的各個環(huán)節(jié)，為初學者順利開展基于冷凍電鏡斷層三維成像技術(shù)的研究工作奠定了基礎。

本次會議由中國科大/中科院深圳先進院畢國強教授與中國科大姚雪彪教授共同發(fā)起，陶長路副研究員與劉行教授共同組織，得到了中國科大生醫(yī)部施蘊渝院士、薛天校助和生命科學學院臧建業(yè)院長、中國科大公共實驗中心魯非教授等領(lǐng)導的大力支持。會議由中國科大集成影像中心/冷凍電鏡中心、細胞動力學教育部重點實驗室和賽默飛世爾科技公司聯(lián)合主辦，中國生物物理學會冷凍電鏡分會、中國神經(jīng)科學學會神經(jīng)科學研究技術(shù)分會協(xié)辦，并得到了中國科大生醫(yī)部虛擬與仿真教學實驗室的大力支持。

（合肥微尺度物質(zhì)科學集成影像中心、細胞動力學教育部重點實驗室）