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2017年诺贝尔奖化学奖，颁给了雅克·杜波什（Jacques Dubochet），约阿基姆·弗兰克 （Joachim Frank）和理查德·亨德森（Richard Henderson），以表彰他们发展了冷冻电子显微镜技术，从而能够以接近原子分辨率水平来确定溶液里的分子结构。 这一技术的分辨率还有望提高 中科院生化与细胞所国家蛋白质科学中心（上海）丛尧研究员告诉解放日报·上观新闻记者，在冷冻电镜技术发展以前，一般是在常温下，用重金属盐覆盖需要探测的生物大分子，应用透射电镜进行观察，分辨率较低。而冷冻电镜技术在20世纪70年代末期、80年代初诞生后，通过使用液氮冷却的液态乙烷可以在毫秒之内实现生物样品的快速冷冻，将其保存在玻璃态的薄冰层中，接近其天然形态，并可有效抵御电子的辐照损伤，奠定了冷冻电镜技术发展的基础。 上海科技大学助理教授、研究员沈庆涛告诉记者，这几位冷冻电镜领域的大牛获得诺贝尔奖实属众望所归，“之前在Gordon Conference（高登会议）上与他们相遇时，我们就曾预测他们今年可能会得诺贝尔奖，没想到成真了。”在沈庆涛眼中，这三位科学家对于冷冻电镜领域都有各自的贡献。其中，英国科学家理查德·亨德森是冷冻电镜的鼻祖人物，开发了冷冻电镜的三位重构，在这一领域一直很活跃；瑞士科学家雅克·杜波什则首次证明了冷冻电镜技术的可行性；美国科学家约阿基姆·弗兰克是冷冻电镜单颗粒技术的创始人，也是目前冷冻电镜领域的核心人物。 “2013年左右，直接电子探测相机的出现极大地推进了冷冻电镜的发展，使得其分辨率水平由3点多埃提高到了1.8埃，达到原子分辨率水平。随着直接电子探测技术及冷冻电镜硬件及重构计算技术发展，相信分辨率还会进一步提高到1.5埃甚至更高。”丛尧研究员说。 “冷冻电镜技术对于药靶结构的研究极为重要。”中科院上海药物所研究员赵强告诉解放日报·上观新闻记者。原本由于显微镜分辨率太低，他们在做实验时并不能看到药物是怎样作用在分子上的，只能反复进行试验，靠猜测来进行改良。由于冷冻电镜技术近期才出现了大的技术突破，药物的研发也需要一定的周期，目前市面上还没有利用冷冻电镜技术研发的药物。不过赵强透露，上海药物所已经开始进行冷冻电镜的仪器购置，预计今年年底到货后将开始投入运用。未来运用冷冻电镜技术，可以在看到药物作用后相应地进行改进，药物的作用也就更强了。 “冷冻电镜技术获奖实至名归” 为何今年的诺贝尔化学奖会颁发给冷冻电镜技术？是不是离化学有点远？ 上海交通大学化学化工学院院长朱新远教授告诉解放日报·上观新闻记者，化学本身是以分子结构为核心研究对象的一门学科，在传统的化学范畴里本身就包含了研究分析化学方法。从1980年到2014年，已有8次诺贝尔化学奖授予了“分析化学”，最近的2014年度就授予了两名美国科学家以及一名德国科学家，以表彰他们在“超高分辨率荧光显微技术”方面的贡献。 在化学研究中，一些大分子本身是在溶液环境下，之前的技术很难在溶液状态下把结构看清楚，为了探测其结构，都要对其进行结晶或其他处理。由于不同的结构会导致不同的功能，因此在结晶状态下所观察到的不一定完全符合其在溶液状态下的功能。而冷冻电镜技术，使得外面虽然冻住了，但里面还是保持原来的结构。因此这一次诺贝尔化学奖颁发给冷冻电镜技术，是实至名归，它使得人们直接观察物质世界的手段又进了一步。 朱新远说，借助这一技术，不仅对于研究人工合成大分子，对于人体内的DNA、RNA、蛋白质和多糖等生物大分子，都是强有力工具。此外，当分子聚集在一起形成一些纳米聚集体，要想看清楚其结构，冷冻电镜是目前十分有效的方法。 70多岁还熬夜做实验 “理查德·亨德森的太太是上海人，他本人则是一位非常绅士的科学家，尽管已是70多岁的老人，仍孜孜不倦地从事科研工作，甚至熬夜做实验。”丛尧说。 理查德·亨德森的坚持也让沈庆涛感慨不已。作为这一领域的鼻祖，理查德·亨德森刚开始从事这一研究时，几乎没有人看好他，而他还是默默坚持。 在沈庆涛看来，这三位科学家除了在科研方面有诸多贡献，鲜明的个性也让人印象深刻。美国哥伦比亚大学的约阿基姆·弗兰克在开车方面特别争强好胜，他开车很快，从不允许前面有车超过他。沈庆涛说：“这点也体现在了科研上，他喜欢什么就要做到最好。” 在今年诺贝尔化学奖的名单上，程亦凡这位美籍华人科学家的名字并未出现，这让沈庆涛觉得有些可惜。他认为，程亦凡是将冷冻电镜技术推向高潮的人，是他引发了冷冻电镜这场分辨率的革命。对此，他推测道：“可能诺贝尔奖更偏向把0变成1的那个人，而不是把1变成1000的人。” 栏目主编：黄海华 图片编辑：曹立媛
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