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探索MicroED技术:开启结构生物学研究新范式
发布日期:2025 . 11 . 06
外泌体脂质体

在结构生物学领域,解析生物大分子结构是理解其功能与作用机制的关键,而传统研究手段往往受限于晶体培养等难题。X射线衍射作为经典技术,通常要求晶体尺寸大于10μm,可大晶体培养不仅难度高、耗时长,还存在诸多不确定性,更有不少分子仅能形成纳米级晶体,这极大阻碍了结构研究的进程。在此背景下,基于冷冻透射电镜的微晶电子衍射(MicroED)技术应运而生,它打破了传统技术的局限,为结构生物学研究带来了革命性突破,而青云瑞晶凭借在该领域的前瞻性布局,成为推动MicroED技术商业化应用与发展的重要力量。

探索MicroED技术:开启结构生物学研究新范式

一、MicroED技术:突破传统局限的结构解析新工具

MicroED技术的核心优势在于对晶体尺寸的“低要求”与解析能力的“高水准”,这两大特性使其完美解决了传统技术面临的痛点。在晶体尺寸方面,它无需依赖毫米或微米级的大晶体,仅需微纳米级别的微晶就能开展实验,这意味着那些难以形成大晶体、只能以纳米级晶体形式存在的分子,终于有了被解析结构的可能。

从解析分辨率来看,MicroED技术表现十分出色,能够实现高分辨率(通常可达1-3 Å)的结构解析。如此高的分辨率,能够清晰呈现生物大分子的精细结构,包括原子的空间排布、化学键的连接方式等,为研究人员深入探究分子功能、揭示疾病发生机制提供了精准的结构基础。同时,该技术在处理特殊类型分子结构上也具备显著优势,尤其适合处理膜蛋白微晶。膜蛋白作为生物膜功能的主要承担者,在信号传导、物质运输等生命活动中发挥着重要作用,但其结构解析一直是领域内的难点,MicroED技术的出现为膜蛋白结构研究开辟了新路径。

二、青云瑞晶的MicroED服务:技术与团队双轮驱动

MicroED技术的商业化应用与服务提供方面,青云瑞晶展现出了强劲的实力,其服务优势主要体现在先进的技术平台与权威的专家团队两大核心板块。

在技术与平台建设上,青云瑞晶搭建了国内首家MicroED商业平台。该平台配备了先进的电镜设备,这些设备在性能上达到了行业领先水平,能够精准捕捉微晶的衍射信号,为高质量数据收集提供了硬件保障。更重要的是,青云瑞晶并未止步于设备引进,还自主研发了配套软件。自主软件与先进设备的完美适配,不仅提高了数据处理的效率,还能更精准地分析衍射数据,从而帮助研究人员获取更好的结构数据,为后续的结构解析工作奠定坚实基础。

在团队配置上,青云瑞晶组建了由国内最权威的MicroED领域专家(北大专家领衔)带队的科研团队。技术团队由北京大学孙俊良教授领衔的MicroED技术研发团队组成。孙俊良教授是国内MicroED技术领军人物,领域内唯一杰青获得者。团队深耕MicroED领域多年,具备丰富的理论知识与实践经验,对技术原理、实验流程、数据解析等各个环节都有着深刻的理解与精准的把控。在项目开展过程中,能够凭借专业能力应对各种突发问题,为项目的顺利推进提供全方位指导,从根本上保证MicroED结构解析项目的顺利进行。

三、青云瑞晶MicroED实验流程:严谨高效的全链条服务

为了确保结构解析工作的顺利开展与高质量完成,青云瑞晶制定了一套严谨、高效的MicroED实验流程,涵盖了从前期准备到最终结构交付的全链条环节。

第一步:晶体筛选

研究人员会对客户提供的样品进行细致筛选,挑选出符合MicroED技术要求的微纳米级微晶。这一步是后续实验的基础,只有筛选出优质的微晶,才能保证后续数据收集与结构解析的准确性。

第二步:冷冻制样环节

该环节采用专业的冷冻技术,将筛选出的微晶快速冷冻至极低温度,使微晶处于稳定的冷冻状态。这种处理方式能够最大限度保留微晶的原始结构,避免在后续实验过程中因温度变化、环境影响等因素导致结构破坏,为后续实验提供稳定的样品。

第三步:冷冻离子束切片Cryo-FIB,选择相应的纳米切片

对于部分尺寸或形态不符合直接数据收集要求的微晶,需要通过冷冻离子束切片技术进行处理。研究人员会根据微晶的实际情况,选择相应的纳米切片方案,将微晶切割成适合进行衍射数据收集的规格,确保后续数据收集工作能够顺利开展。

第四步:衍射数据收集阶段

借助先进的电镜设备与自主研发软件,研究人员对处理好的微晶进行衍射信号采集。在数据收集过程中,会严格控制实验条件,确保收集到的衍射数据具有高准确性、高完整性,为后续的图谱分析与结构解析提供可靠的数据支撑。

第五步:衍射图谱

数据收集完成后,研究人员会对衍射数据进行专业分析,生成衍射图谱。通过对衍射图谱的细致解读,结合相关的理论知识与软件工具,逐步构建生物大分子的结构模型。

第六步:交付蛋白或蛋白小分子复合物结构

交付的结构成果不仅包含清晰的结构模型,还会附带详细的结构分析报告,帮助客户更好地理解结构信息,为其后续的科研工作提供有力支持。

四、案例见证:青云瑞晶MicroED技术的实战成果

实践是检验技术实力的最好标准,目前青云瑞晶MicroED平台已解析小分子结构450+个。在IL5RA-AF17121多肽复合物的案例中,由于其共晶尺寸过小,无法满足传统同步辐射技术对晶体尺寸的要求,因此采用传统技术解析结构的尝试陷入困境。面对这一难题,研究团队选择借助青云瑞晶的MicroED技术开展研究。

在项目推进过程中,青云瑞晶的专家团队首先对该复合物共晶进行了细致筛选,确认其符合MicroED技术的微晶要求。随后,按照标准实验流程完成了冷冻制样、冷冻离子束切片等环节,确保样品处于最佳实验状态。在衍射数据收集阶段,先进的电镜设备与自主软件协同工作,成功收集到高质量的衍射数据。经过专业的数据解析与结构构建,最终成功解析出IL5RA-AF17121多肽复合物的结构,分辨率为3Å。

该案例不仅充分证明了MicroED技术在解决小尺寸晶体结构解析难题上的独特优势,更展现了青云瑞晶在MicroED技术应用方面的专业能力与实战经验,为更多面临类似困境的科研团队提供了可行的解决方案。

MicroED技术的出现,打破了传统结构生物学研究的瓶颈,而青云瑞晶凭借先进的技术平台、权威的专家团队、严谨的实验流程与丰富的实战经验,成为推动该技术商业化应用的关键力量。相信在未来,随着MicroED技术的不断发展与青云瑞晶的持续深耕,将有更多结构被成功解析,为生命科学研究、药物研发等领域的突破提供有力支撑,推动整个结构生物学领域迈向新的发展高度。




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