Cryo-Electron Microscopy Core  

冷冻电镜平台致力于建立“样本制备-初步筛选-高分辨率成像-三维重构”的全链条技术支撑体系。平台以透射电子显微技术（TEM）为核心，涵盖常温超薄切片成像、负染色初筛、冷冻制样及单颗粒/断层扫描成像等多维服务。平台重点支持大分子复合体结构解析、亚细胞超微结构观察、免疫胶体金定位及原位结构生物学研究。通过提供从样品质量检查到三维结构解析的闭环服务，助力科研人员在蛋白质功能机制、病毒学、细胞生物学等领域实现突破。平台构建了五个相互衔接的技术模块，包括常规与免疫电镜模块、冷冻制样模块、高分辨成像模块、特殊应用模块以及数据处理与计算模块。

利用高电子密度的重金属盐包裹生物样本，通过对比度差异勾勒出分子的外廓形态。

服务内容

• 载网辉光放电处理、样品质控评估、染色剂筛选、高倍率形态学成像。

推荐场景

• 纯化后的蛋白颗粒性质检查、病毒滴度检查、脂质体形态分析等。

对经固定、脱水、包埋、切片或常规干燥处理的样本在室温下进行透射电镜超微结构观察。

服务内容

• 组织与细胞样品的固定、脱水、树脂包埋、超薄切片（切片染色）；纳米材料分散与制样；形态学高分辨成像与定量分析。

推荐场景

• 病理组织诊断、细胞自噬与细胞器形态观察、纳米材料粒径与形貌表征等。

融合光学显微镜的特异性荧光定位能力与电子显微镜的高空间分辨率，实现目标结构的原位精准识别与超微成像。

服务内容

• 实时荧光协同定位、多模态图像高精度配准、目标区域（ROI）定向电镜成像。

推荐场景

• 稀有细胞事件捕捉、特定宿主-病原体相互作用、细胞器动态事件的高分辨原位验证等。

利用抗原抗体反应的特异性，结合胶体金颗粒（Gold NP）标记，在纳米尺度下对目标蛋白进行精确定位。

服务内容

• 免疫电镜特异性制样、一抗/二抗孵育方案设计、金颗粒胶体定位成像。

推荐场景

• 细胞器膜蛋白空间定位、复杂亚细胞组分中特定蛋白的分布研究。

本平台提供从上游基因克隆、表达载体构建和蛋白纯化，到下游冷冻样品制备筛查的一站式全流程技术服务，为高分辨数据采集奠定坚实基础。在液氮温度下直接观察玻璃态冰中的生物大分子，保持其近生理状态的天然结构。

服务内容

• 基因克隆与蛋白表达：提供涵盖原核表达系统（大肠杆菌）、昆虫细胞表达系统以及哺乳动物细胞表达系统的基因构建与重组蛋白表达服务。

• 蛋白纯化与质控：亲和层析、离子交换、分子筛（SEC）等纯化及样品稳定度、均一性评估。

• 冷冻制样与筛查：冰层厚度与均匀度评估 、颗粒分布密度与聚集度检查 、取向优势分析 、小规模质控数据采集。

推荐场景

• 一站式结构生物学研究：适用于仅有目标基因序列、需要从头制备样品并进行冷冻电镜筛查的项目。

• 高效样品质控：高分辨三维重构前的样品质控、蛋白复合物稳定性与均一性验证。

通过快速冷冻技术将溶液状态下的生物大分子瞬间固定在薄冰层中，捕获处于随机取向的二维投影图像，利用计算算法进行空间对齐、分类与三维重构，最终还原出分子的高分辨率三维电子密度图。

服务内容

• 高通量自动化数据采集：利用自动化数据采集软件，实现长时程、低剂量的全自动、高信噪比Movie数据采集。

• 颗粒提取与二维分类：基于深度学习算法自动识别提取图像颗粒，通过二维分类剔除杂质与受损颗粒，筛选具代表性构象的颗粒子集。

• 初始模型（Ab-initio）构建：在无先验模型的情况下，利用随机梯度下降等算法生成低分辨三维初始骨架。

推荐研究场景

• 高分辨结构解析：针对纯度高、性质稳定的蛋白质复合物，追求原子分辨率结构。

• 动态构象研究：分析同一蛋白在不同配体结合、不同环境条件下的结构变化及构象异质性。

• 药物筛选与设计：观察小分子药物、抗体与靶点蛋白的结合模式，助力精准药物研发。

通过转动样品台获得一系列倾斜角度的投影图，利用三维重建算法获取细胞、组织或大分子复合物的三维体积信息。

服务内容

• 连续倾斜序列图像采集（Tilt-series）、断层体积三维重构、亚断层平均（Sub-tomogram averaging）辅助。

推荐场景

• 常温断层扫描（Tomography）：细胞器、细菌、纤维状物体的三维空间排布研究。

• 冷冻断层扫描（Cryo-ET）：细胞原位结构生物学、病毒颗粒内部精细结构研究。

依托高性能GPU计算与主流电镜软件生态（Relion、CryoSPARC、IMOD、Etomo、AreTomo、ChimeraX等），提供从原始电影帧到原子模型构建的全流程计算支持。

服务内容

• 单颗粒数据处理（SPA Processing）：包含帧对齐（Motion Correction）、CTF估算；通过贝叶斯统计与最大似然法进行3D分类、3D精修（Refinement）及柔性区域局部精修（Local Refinement）。

• 断层扫描数据处理（Tomography/Cryo-ET Processing）：利用金颗粒标记或无标记算法对齐倾斜图像；三维体积重构（Tomogram）；提供细胞器或纳米材料的结构分割（Segmentation）与体积量化测量。

推荐场景

• 原位结构生物学研究、具有高度多态性的复杂异质性样本解析、细胞与材料超微结构精密三维空间还原。