冷凍電鏡三維分子成像國際研討會源起于2008年由郭可信先生的學生組織發起的“郭可信電子顯微學和晶體學暑期學校”。當時我國在電子顯微學領域的研究實力非常強，但主要體現在材料物理方面，在生物領域的研究應用還基本處于空白狀態。會議的組織者希望能通過舉辦這樣的會議將國內生物電鏡的應用帶動起來。第一屆主要以培訓的形式為主，到2010年第二屆會議時，組織者提出了在培訓同時舉行冷凍電鏡三維分子成像國際研討會，以促進冷凍電鏡前沿研究的交流。
本次大會主席由海外華人學者加州大學舊金山分校副教授程亦凡、美國紐約州立大學石溪分校教授李慧林，聯合中科院上海生化細胞所/國家蛋白質科學中心•上海(籌)的叢堯、何勇寧研究員四位專家構成主席團。
會議參會人員近300人，遠遠超過了原計劃的150人的預期。主辦方邀請了來自世界各地的30余位杰出的電子顯微學家作大會報告及培訓指導，如美國貝勒醫學院教授、美國科學院院士Wah Chiu (趙華)，美國加州大學舊金山分校教授、美國科學院院士David Agard，美國加州理工學院教授、霍華德休斯研究員Grant Jensen，美國加州大學洛杉磯分校教授、納米機器電子成像中心主任Z. Hong Zhou (周正洪)、中國科學院院士隋森芳等。
冷凍電鏡技術發展迎來新紀元
2014年年初，冷凍電鏡曾被《Nature Methods》雜志評選為“2014年最受關注的技術”。從此次會議的盛況來看，這一稱號冷凍電鏡可以說“當之無愧”，會議甚至吸引了此前一直利用X射線晶體學進行結構生物學研究的清華大學教授施一公前來參加。
冷凍電鏡突然之間如此備受關注，和去年年底華人學者程亦凡發表的一項成果有著莫大的關系。2013年12月5日，程亦凡與同事David Julius兩個實驗室合作，以近原子分辨率(3.4 埃)，確定了在疼痛和熱知覺中起中心作用的一種蛋白質TRPV1的結構。這項成果可以說是冷凍電鏡應用研究的一個分水嶺，因為在此之前結構生物學研究主要依賴X射線晶體學，也可用核磁共振(NMR)來研究部分小分子的結構。人們認為冷凍電鏡的分辨率不夠高，如果研究分子量較大的病毒、核糖體等還可以，而研究小分子量的蛋白質則無法實現。
另外，由于TRPV1屬于膜蛋白，膜蛋白是重要的藥物作用靶點及細胞信號傳導通道，所以自1997年它被發現以來，許多研究者都希望能夠解析它的結構。但這類蛋白嵌在細胞膜中，很難得到蛋白結晶，因而很難利用X射線晶體學方法對其進行解析。而如今，冷凍電鏡以接近X射線晶體學的分辨率成功解析了TRPV1膜蛋白質的結構，可以說是結構生物學研究的一個里程碑事件。程亦凡認為將來會有不少從事X射線晶體學研究的結構生物學家將冷凍電鏡作為自己的重要研究工具。
李慧林表示：“亦凡的工作可以說為冷凍電鏡的應用打開了一個新的局面。膜蛋白是重要的藥物靶點，因此會有越來越多的制藥公司關注這一技術。而現在的制藥公司會做很多X射線晶體學的研究工作，以后他們可以有新的選擇了。”
我國冷凍電鏡技術研究漸入佳境
冷凍電鏡技術最先由歐美國家在上世紀70、80年代開發并應用，我國科學家在90年代開始冷凍電鏡技術的研究，起步比較晚，但近年來伴隨海外華人學者的大力幫助，以及近十年來一批優秀的科學家學成回國，我國在這一領域的研究開始蓬勃發展。
今年是該會議第四次舉辦，程亦凡參加了每一屆會議，在他看來這四屆會議可以說很好的見證了國內冷凍電鏡的發展歷程。他說：“2008年、2010年兩屆會議我們所有的報告人都來自海外，而到了2012年就有不少國內的學者帶來精彩的報告，今年無論是報告人還是參會人數又達到了一個新的高度。”
李慧林則表示：“2008年國內當時只有一兩個課題組從事冷凍電鏡應用研究，而到今年粗略估計已有近20個課題組。清華大學、生物物理所、國家蛋白質科學中心、中科大、中山大學、廈門大學、蘭州大學等都有老師在做這方面的研究。”
此外，為了推動我國生物學的快速發展，政府對于這一領域的研究也投入了大量的財力。Wah Chiu在參觀了本次大會舉辦地國家蛋白質科學中心•上海(籌)后感嘆地說：“我在美國從來沒有看到像這樣完備的蛋白質研究平臺，這為中國和世界上的科學家的提供了非常好研究條件。”
政府科研投入的增加也在一定程度上推動了我國冷凍電鏡的技術研究。程亦凡說：“2008年時國內還只有清華大學訂購了一臺300kV的Titan Krios冷凍電鏡，到2010年生物物理所和清華大學各有一臺，2012年國家蛋白質科學中心•上海開始籌建，訂購了3臺冷凍電鏡，包括一臺Titan Krios，今年我們看到這些儀器都已到位，另外浙江大學也開始籌建冷凍電鏡實驗室，計劃采購兩臺冷凍電鏡。”
經過各方面的努力，當前我國的冷凍電鏡研究已經取得了一定的成績，與國際先進水平的差距逐漸縮小。就在今年，生物物理所李國紅與朱平研究員合作在《Science》雜志上發表了冷凍電鏡30納米染色質高級結構解析;清華大學施一公院士與劍橋生物醫學院Sjors H. W. Scheres教授合作在《Nature》雜志上發表了利用冷凍電鏡技術解析人類γ-分泌酶(γ-secretase)的三維結構。
另外，據介紹生物物理所研究員孫飛已經在開始做冷凍電鏡技術開發方面的工作。程亦凡說：“我覺得他們的工作非常有意義，我們不能只是用別人的技術來做我們的研究，而是不僅要會用這一技術，還要盡力去發展完善這一技術，這樣才能有更好的成就。”
冷凍電鏡發展前景廣闊 人才需求缺口大
隨著冷凍電鏡技術的發展，對于人才的需求也越來越大。我國在冷凍電鏡人才培養方面，經過幾年時間的積累，也有一些優秀的青年人才成長起來，這其中郭可信電子顯微學和晶體學暑期學校發揮了重要作用。叢堯說：“我們希望通過暑期學校能培訓一批高技術冷凍電鏡人才，為冷凍電鏡技術在我國的后續發展打下堅實基礎。”
程亦凡介紹說：“我們現在培養的學生在海外很受歡迎。像隋森芳院士培養的學生很輕松就能拿到幾個國際頂級科研機構的博士后offer。”
但是現在對于冷凍電鏡人才的需求非常大，我們培養的學生數量還遠遠不夠。程亦凡說：“雖然目前冷凍電鏡的研究很活躍，但是這一技術還非常不完善，所以有許多的工作要做，需要很多人力。同時，對于一個電鏡實驗室，往往需要從實驗員、到中級管理人員、高級管理人員等各個層次的人才。另外，隨著冷凍電鏡技術的發展，如果從事X射線晶體學研究的課題組要進入這一領域，最快捷的方法就是招聘從電鏡實驗室畢業的學生。”
“不過在中國，好在我們有一個優勢，就是我們的材料電鏡非常強，培養的人才已趨于飽和。材料電鏡領域的學生他們雖然不懂生物學，但是有著非常強的電鏡技術背景，如果他們當中有人愿意轉向生物學應用方向，一定會有非常好的發展前景。可以說今后5-10年電鏡實驗室培養的學生都不愁找工作。我們希望能夠吸納更多的優秀人才從事冷凍電鏡的研究，推動這一技術的快速發展。”程亦凡說道。(撰稿：秦麗娟)
2014冷凍電鏡三維分子成像國際研討會與會人員合影
附錄：
第七屆郭可信電子顯微學和晶體學暑期學校舉辦
http://www.instrument.com.cn/news/20140728/137553.shtml
國家蛋白質科學中心•上海(籌)
