原創 Kai 世界頂尖科學家論壇

世界頂尖科學家論壇（WLF）聯手字節跳動，推出年度特別節目《科學家，請回答2020》。今日出場的是“冷凍電鏡之父”、2017年諾貝爾化學獎得主約阿希姆·弗蘭克（Joachim Frank）。

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冷凍電鏡照出新冠病毒真容

2020年，新冠疫情肆虐全球。抗擊新冠病毒，是全人類共同的目標，也是國際科學界的頭號課題。在這一過程中，冷凍電子顯微鏡技術（簡稱“冷凍電鏡”）發揮了巨大作用：

借助高質量的冷凍電鏡數據，饒子和院士團隊只用了三個星期，就表達并提純了新冠病毒的非結構蛋白。（在第三屆WLF前沿話題講堂，饒子和院士對此做了專題報告。）

李蘭娟院士團隊與清華大學李賽研究團隊，則通過冷凍電鏡的幫助，最終重構出具有代表性的新冠病毒高清三維結構。

對于冷凍電鏡在抗擊新冠疫情中發揮的重要作用，弗蘭克非常自豪。弗蘭克在參加第三屆WLF時表示：“我非常欣慰，能夠看到冷凍電鏡技術在理解新冠病毒與宿主受體如何相互作用時，起到了至關重要的作用?！?/p>

弗蘭克在第三屆WLF上。圖｜WLF獨家

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弗蘭克講述冷凍電鏡發展史

在《科學家，請回答2020》中，弗蘭克這樣評述自己的成果：“過去，觀測單個分子看似‘盲人摸象’。冷凍電鏡技術可以對數以萬計分子傳遞的微弱片面信息進行深度數據分析，以發現背后的奧義?！?/p>

弗蘭克在節目中介紹自己的研究。圖｜WLF獨家

電子顯微鏡早在1931年就被發明，但在生物學領域的應用受到限制，因為生物樣品含水分才會穩定，而水分會影響電子顯微鏡的觀測效果。為了解決這一矛盾，科學家想到了快速冷凍生物樣品，以達到在真空環境下固定蛋白質分子，使其可穩定觀測的方案。這就帶來了冷凍電子顯微鏡技術。

在節目中，弗蘭克詳盡解說了冷凍電鏡的歷史。實際上，從上世紀70年代興起至今，冷凍電鏡已經有了40多年的發展歷史，經歷了冷凍制樣、單顆粒圖像分析和三維重構算法等關鍵性技術的突破。

弗蘭克在冷凍電鏡發展中最大的貢獻，主要與數學和計算有關：他提出了將二維照片圖像組合分析，形成三維結構的思路和算法。

因為對冷凍電鏡發展的卓越貢獻，約阿希姆·弗蘭克與理查德·亨德森（Richard Henderson）、雅克·迪波什（Jacques Dubochet）共同獲得了2017年諾貝爾化學獎。

2017年諾貝爾化學獎三位得主：迪波什、弗蘭克、亨德森（從左至右）。圖｜Nobel Prize

“相信隨著冷凍電鏡技術的不斷發展與完善，以及全球越來越多的科學家團隊參與研究，我們最終能夠篩選出最有效的抗體，預防并治療新冠病毒。也希望看到冷凍電鏡在其它方向推動生物學發展。”弗蘭克說。

排版｜Kai

編輯｜羽華

責編｜小文

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