2017年3月，南方科技大学邀请供职于英国利兹大学的国际知名冷冻电子显微镜学家王培毅回国，担任南科大冷冻电镜研究中心负责人，筹建国际一流的冷冻电镜中心。同年10月4日，发明冷冻电镜技术的三位学者获得诺贝尔化学奖，以表彰他们在冷冻显微术领域的杰出贡献。这一巧合，从一个角度体现了南科大在战略布局上的前瞻性眼光，也展现出冷冻电镜这一学科广阔的发展前景。

目前，南科大冷冻电镜中心已安装两台300千伏、一台120千伏的冷冻电镜，正处于试运行阶段，计划在2018年10月底投入使用。此外，还有四台300千伏冷冻电镜及其配套仪器将在今年年底和明年年初到位。待全部建成后，将会是目前国际上规模最大、配套最先进的冷冻电镜中心。

冷冻电镜究竟是什么？它将会应用在哪些领域？南科大冷冻电镜中心建设规划如何？为此，记者特地采访了南方科技大学冷冻电镜研究中心负责人王培毅。

王培毅接受采访

冷冻电镜科学探秘

冷冻电镜顾名思义就是电子显微镜的一种，它的工作原理和光学显微镜类似，也是通过光与样品的相互作用而成像。只是冷冻电镜所用的光源不是人们平时见到的可见光，而是电子。由于波长的限制，可见光的分辨率一般是1500倍以下，而电子的波长非常短，大约是普通光波长的十万分之一左右，因此冷冻电镜的分辨率可以达到更高的程度，能够直接观测到蛋白质分子一类的生物大分子的精细结构。

“冷冻”则是用液态的乙烷将含有水分的生物样品快速冷冻，制备出很薄的水膜（几十个纳米）。冷冻完成以后，就可以用电镜在真空环境下观察被固定了的蛋白质分子的空间结构。探究蛋白质分子的空间结构，对生物领域有着重要作用，有助于开发新药、治疗疑难杂症，促进人类的生命健康事业发展。

关于冷冻电镜，诺贝尔奖评选委员会是这样解释的：“科学发现往往建立在对肉眼看不见的微观世界进行成功显像的基础之上，但是在很长时间里，已有的显微技术无法充分展示分子生命周期全过程，在生物化学图谱上留下很多空白，而低温冷冻电子显微镜将生物化学带入了一个新时代。”

“作为结构生物学的一种工具，冷冻电镜的终极目标就是为了人们的健康以及药物发展。”王培毅向我们介绍，谈起冷冻电镜的应用，他如数家珍，“除了在生物学领域，冷冻电镜未来在材料科学方面也会有诸多应用，我们学校的冷冻电镜充分考虑了材料学的发展需求。在满足生命科学的前提下，不局限于生命科学，也考虑到其他学科的综合发展，这也是我们学校冷冻电镜研究中心的优势之一。”

冷冻电镜实拍图

冷冻电镜实验演示

提前布局占尽天时地利人和

南科大的领导预见到了冷冻电镜学科的巨大发展潜能。2017年３月，王培毅应邀来访南科大，与校长陈十一、副校长汤涛进行了深入交谈，汤涛在访英期间还特地去其家中访问。最后，王培毅决定回到祖国，在南科大这片热土上实现自己的理想——那就是建立世界一流的冷冻电镜研究中心。

“南科大是一个实现梦想的地方。”王培毅这样对记者说，眼里充满了希冀。南科大冷冻电镜研究中心的建立可以说是天时地利人和，有深圳市政府和南方科技大学的鼎力支持，硬件设施十分齐备。拥有跻身于国内500强的超算系统，电镜的配置充分考虑到单颗粒、微晶电子衍射、断层扫描等技术方向，能同时满足生命科学和材料科学的部分需求。由于南科大在建立冷冻电镜研究中心之初就有全局观念，一开始就对实验室的分布、入口的摆放等都进行了科学设计。王培毅表示，以人为本，将科学与艺术相结合，这也是南科大的冷冻电镜研究中心的优势之一。

一流的平台吸引一流的人才。一些国内相关领域知名专家正陆续加入南科大冷冻电镜研究中心。中心的顾问团队也都是该学科知名的专家学者，包括2017年诺贝尔化学奖获得者、剑桥大学MRC-LMB的Richard Henderson。此外，诺贝尔化学奖获得者Joachim Frank今年已二度访问学校，开设讲座，并与校领导和学校师生亲切交流。

据王培毅介绍，Joachim Frank两次访问南科大不仅是为了与我校师生进行友好交流，更是希望在全球范围内寻找合适的合作伙伴，未来学校和Joachim Frank还有机会开展更多合作。谈及冷冻电镜研究中心如今的建设情况，王培毅坦承如今还处在建设的初级阶段。由于冷冻电镜近五年在国际上的高速发展，目前该学科的人才十分稀缺，王培毅希望能早日建成一支高水平的科研人才队伍，不辜负深圳市与南科大的支持与期望。

为教学科研服务，为健康事业尽力

尽管冷冻电镜未来在许多领域都有很大的应用空间，但在王培毅心目中，冷冻电镜研究的终极目标还是为了人类的健康事业。

想要解决重大的疑难疾病的治疗问题，就必须要研发药物，然而药物的研发过程极其漫长，从研发到上市一般需要历经十年。治疗白血病的药物研发前后则是经历了近100年。而冷冻电镜技术能够极大地缩短制药的时间。

“前段时间我看了一部电影，叫《我不是药神》，说实话，我看完以后心里特别沉重。”王培毅说道，脸上浮现了一丝凝重，“因为我们国家到目前为止，还没有一款真正拥有自己知识产权的靶向药，我觉得我们做与药物相关的结构生物学家是有责任的。我们冷冻电镜的终极目标就是要解决制药问题，来发现、生产出我们国家自己的拥有知识产权的药，不需要再依靠别人的专利。”

冷冻电镜可以通过低温冷冻技术，观察活的原始样本，进而用于研究致病机理，例如发现癌症的致病机理，从而推动癌症等重大疾病的诊断和治疗。

王培毅还表示，再好的仪器平台，在学校里也是要为教学和科研服务的，如果南科大生物系或材料系的师生有专业研究上的需要，冷冻电镜都会对他们开放使用。此外，为了回馈深圳市政府的大力支持，南科大的冷冻电镜研究中心还将对有需求的部分高校和单位开放，为社会、为其他高校和研究机构的产品研发尽绵薄之力。“当然，使用这样精密的仪器，我们会有一个非常严格的培训过程。”

依托深圳市和南科大的支持，得益于校内外各位专家学者的共同努力，我们对南科大的冷冻电镜研究中心的未来发展充满信心。

冷冻电镜研究中心外观

文字：童小晋

图片：苏佳慧

主图：丘妍

动图：郑艺俊