クライオ電子顕微鏡とは

クライオ電子顕微鏡

クライオ電子顕微鏡（cryo-electron microscope）は試料を液体窒素温度などの極低温に置くことで、電子顕微鏡内の真空中でも水を保持したまま観察可能な電子顕微鏡手法です。2017年にノーベル化学賞を受賞しており、主にタンパク質の構造解析において広く使われています。試料を極低温に置くことで水を保持する以外にも、電子線照射による損傷を抑えることもでき、電子線損傷を受けやすい様々な生体試料の観察に用いられています。
クライオ電子顕微鏡で用いられる手法は主に単粒子解析、トモグラフィー解析、サブトモグラム解析および電子回折が用いられており、単粒子解析では数千から数万枚の電子顕微鏡画像を撮影し、その中に写る数百万ものタンパク質粒子像から三次元構造を明らかにします。トモグラフィー解析では細胞などの不均一試料を凍結したのちに電子顕微鏡鏡筒内にてステージを傾斜させ、様々な方向からの像を得ることで三次元的に解析を行います。サブトモグラム解析ではこれら２つの手法を組み合わせ、試料の傾斜像とそこに映るタンパク質粒子の平均像から三次元構造を明らかにします。電子回折では電子線が有する強い干渉性を利用し微小結晶から回折像を取得し、三次元構造へと解析する手法で低中分子化合物の構造解析など近年大きな注目を集めています。
このような様々な手法に対応するため、それぞれの手法に合った検出器を用い、最適な条件下でデータ取得することで良質な像を得ることができます。また、東北大学多元物質科学研究所では上記の手法だけでなく、試料に応じた最適な測定法を提案することで、生物試料に限らないクライオ電子顕微鏡のマテリアル応用についても研究を進めています。