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“我用冷冻电镜来研究生物大分子结构，这属于结构生物学，结构生物学是生命科学和医学的基础的基础。”中国科学院院士隋森芳说。

冷冻电镜（全称为“冷冻电子显微镜”）真的有这么大“威力”吗？

一个最直观的例子：新冠病毒就是在冷冻电镜下现出原形的。

年2月，西湖大学周强实验室利用冷冻电镜成功解析了新冠病毒受体蛋白ACE2的全长结构等；3月，南方科技大学与深圳国家感染性疾病临床医学研究中心联合发表成果，他们首次使用冷冻电镜观察到了新冠病毒经灭活后的真实形貌，为准确认识病毒致病性、推进疫苗和药物研发提供了科学依据。

用隋森芳的话说，应用冷冻电镜，使在原子水平上解释生命现象成为可能。

换言之，冷冻电镜推动生命科学进入了一个新时代。

隋森芳院士白手起家

年，为奖励其在中国冷冻电镜领域的先驱开拓性工作及人才培养，隋森芳被授予中国冷冻电镜终身成就奖。

隋森芳“在意”这个奖项，他认为这是同行对他30多年间在冷冻电镜领域工作的肯定。如今，冷冻电镜已经是一种主流技术，应用在药物开发、精准医疗、新材料等众多学科，其相关研究甚至在年获得诺贝尔化学奖。但在30多年前的中国，冷冻电镜还是一项少人问津的研究。而隋森芳接触到冷冻电镜也是跨界。

20世纪60年代，他刚考入清华大学时学的还是精密仪器和机械制造；70年代转入固体物理班，第一次对“微观世界”产生了浓厚的兴趣。年，当时在耶鲁大学任教的蒲慕明来清华讲学，隋森芳参与了接待工作。这期间，他隐隐感受到生物学在未来将拥有广阔的创新前景。恰逢清华大学要恢复生物系，隋森芳主动请缨加入生物物理研究室。不久后，被公派至德国留学，师从时任欧洲生物物理学会主席的萨克曼教授。这段旅程，成了他在冷冻电镜领域的开端。

20世纪90年代，隋森芳（左）在实验室。

年年底，隋森芳回到了清华大学。彼时，空荡荡的实验室中，最值钱的“家当”就是他从德国带回来的一台由计算机控制的LB膜仪。

暂时没有电镜，他和学生们制备好样品就去外面借设备来观测；国内买不到表面等离子共振（SPR）等装备，他就带着学生一点点搭建起能够满足生物样品测量需求的仪器，直到建立起国内首个蛋白质电镜三维重构实验室。

不论“白手起家”过程中遇到多少难题，都没有浇灭隋森芳的研究热情。从第一个课题“蛋白质脂单层表面的二维结晶化研究”开始，隋森芳和团队应用电子显微镜和三维重构技术，结合生物物理学、生物化学和分子生物学等技术手段研究蛋白质复合物的结构与功能，不断向学术最前沿推进。

“我相信这个学科有发展前景。”隋森芳坚定地说。这份坚定，一如当初他买了单程票准备回国时的初心，“要把自己的国家建设好，把自己的大学建设好，是我的使命”。

他认定了冷冻电镜在我国结构生物学领域，清华大学结构生物学高精尖创新中心是最耀眼的一支队伍。中心执行主任王宏伟，年追随隋森芳攻读博士学位时，冷冻电镜还是个小众学科，国内相关实验室不超过5个。

所谓冷冻电镜，指的是在低温下使用透射电子显微镜对冷冻固定在玻璃态冰中的生物大分子进行成像，然后应用计算机对图像进行处理和计算，最终重构生物大分子的三维结构。尽管从20世纪七八十年代起，欧洲、美国的一些实验室逐渐拼凑齐了冷冻电镜技术链，但令结构生物学家真正接受这一技术，依然经历了漫长的时间。

年，隋森芳团队报道的首个完整藻胆体的近原子分辨率的冷冻电镜三维结构。（图片来源：清华新闻网）

但对隋森芳而言，钻研冷冻电镜是他出国前就瞄准的目标。他认为，用电镜来研究蛋白质结构，不仅可以改变过去只能通过光谱学间接了解蛋白质结构的状况，还能够发挥他多学科背景的特长。

作为我国冷冻电镜的先行者，隋森芳参与建立的清华大学冷冻电镜平台也已成为世界上水平最高的冷冻电镜平台之一。而他长期致力于利用冷冻电镜技术研究与生物膜相关的重要蛋白质复合物的结构与功能，取得了一系列有国际影响力的科研成果。即便年过七旬，仍然埋首耕耘在科研最前线。

在实验室工作

年，隋森芳团队在《自然》（Nature）期刊上首次报道了海洋红藻太平洋凋毛藻（Griffithsiapacifica）藻胆体的3.5分辨率的冷冻电镜结构。这是世界上第一个完整藻胆体的近原子分辨率的冷冻电镜三维结构，为揭示藻胆体的组装机制和光能传递途径奠定了重要基础。

年，他和团队又在《自然》（Nature）上报道了模式藻盐泽红藻（Porphyridiumpurpureum）的藻胆体的冷冻电镜三维结构，将分辨率提高到2.8，揭示了能量在藻胆体内传递的调节机制，是该领域取得的又一项重大研究成果。

年，他与中国科学院植物所沈建仁、匡廷云研究组合作的“破解藻类水下光合作用的蛋白结构和功能”，被评为年度中国科学十大进展。

团队合影

但与之相比，更令他欣慰的是，培养出了一批成为结构生物学中坚力量的科技人才。“他们在自己的工作岗位上干着自己非常热爱的事情，而且初见成效，是我非常骄傲的一件事。我也想在有生之年，尽可能为我国生命科学发展多做贡献，尽可能地培养出更好的学生、比自己优秀的学生。”隋森芳说。

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