天游线路检测中心结构特定王牌，MicroED更易用！

采访 16

国立大学法人筑波大学
生存动力学研究中心
安立彦副教授

从 2013 年到 2015 年，几位研究人员提出了一种根据电子衍射数据分析即使使用同步加速器 X 射线也难以测量的小于 1 µm 天游线路检测中心结构的方法。使用冷冻电子显微镜的 MicroED (MicroED)

TARA 现在拥有专用的 MicroED 机器！

时任Atachihiko Atsushi特别助理教授所属的高能加速器研究组织（以下简称KEK）一直在进行基因表达调控的研究。
之后，两台冷冻电子显微镜（JEOL CRYO ARM™ 300 II、CRYO ARM™ 200）

“当我于 2023 年到达 TARA 时，TARA 的 Iwasaki 教授和 Harada 教授正在操作 CRYO ARM™ 300 II 进行单颗粒分析。CRYO ARM™ 是同时引进的。

使用专用机器进行平滑的 MicroED 测量

TARA 的 MicroED 有两个特点。
其中之一是 CRYO ARM™ 200 作为专用 MicroED 机器运行。
可以使用一台冷冻电子显微镜同时进行单颗粒分析和显微 天游线路检测中心 测量，但每次切换时都需要更改测量条件设置。由于单粒子分析和MicroED的电子照射量不同，因此切换需要一些时间。在这方面，TARA 自推出以来一直在使用 CRYO。
“在操作设备方面，操作通常以单颗粒分析为主要测量方法，很少有专门用于 MicroED 的冷冻电子显微镜。

自动化工作流程是易用性的秘诀

第二个功能是“易用性”。
对 MicroED 的需求肯定是存在的，它可以分析微小、痕量和多晶型的天游线路检测中心结构，但它不能像单颗粒分析那样容易使用，而单颗粒分析的工作流程和软件已经完全建立。然而，TARA 的 Adachi 副教授表示，他每年要处理 40 个小组的 MicroED 测量请求。它有什么样的机制？

“我们运营的冷冻电子显微镜是共用设施，因此必须易于外人使用。特别是由于大多数外部用户仅每 1-2 个月使用一次，因此我们需要使其尽可能易于使用。为此，我们认为有必要建立一个尽可能自动化的工作流程并准备一份手册。但是，一个机构的成员可以做的事情是有限的，因此我们需要创建一个 MiCR 系统，允许多个机构的研究人员进行协作。 oED 在线社区已经建立。我们得到了大阪大学牧野先生、东京大学柳泽教授和大阪大学中根先生的帮助进行测量，并引入了测量后数据处理的自动化软件。东北大学山田教授在先生等人的帮助下介绍了该系统。自动测量和自动数据处理的系统完成后，我们利用TARA的专用机继续完善系统，同时还准备了手册。
通过这种方式，我们能够成功实现测量和数据处理的自动化并准备手册，使 TARA 的 MicroED 即使对于外行来说也易于使用。''

TARA的MicroED连本科四年级的学生都可以使用！？

遵循尽可能自动化的 TARA MicroED 工作流程，即使是学生也可以在一晚测量大约 200 个颗粒，或者在一个周末测量大约 1,000 个颗粒。在一项确定鱼鸟嘌呤天游线路检测中心结构的实验中，一名四年级本科生曾在大约一周内测量了大约 2,000 个颗粒。一名四年级本科生掌握 MicroED 在冷冻电子显微镜中的使用，这在世界上是罕见的例子。这证明包含自动测量和自动数据处理的工作流程运行正常。

这种鸟嘌呤天游线路检测中心的测量结果以及 MicroED 工作流程自动化的结果正在作为论文提交。

``众所周知，鱼鳞之所以会发出银色或蓝色的光芒，是因为它们的皮肤中含有鸟嘌呤天游线路检测中心，但不知道它们是α型还是β型。鱼鳞中的鸟嘌呤天游线路检测中心太小，无法使用X射线衍射确定其天游线路检测中心结构。 2024年，MicroED发现鲑鱼中的鸟嘌呤结构是β型，所以我想知道其他鱼类是否也有β型、α型或多态天游线路检测中心，是β型和α型的混合体。我和四年级本科生研究了秋刀鱼、带刀鱼和蓝鳍雀鲷鳞片底部的细胞结构。由于 MicroED 检查样品中的单个天游线路检测中心，因此即使样品含有 β 和 α 形式的混合物（即多晶型天游线路检测中心），也可以准确确定天游线路检测中心结构。但是，如果从细胞内部取出天游线路检测中心，则天游线路检测中心可能会损坏或天游线路检测中心可能会混合在一起。我们必须测量大量未知粒子才能找到所需的天游线路检测中心。在测量了大约 2,000 个颗粒后，我们能够确认 β 型和 α 型鸟嘌呤天游线路检测中心的存在。我们相信这是由于我们才华横溢的学生的热情以及测量和数据处理自动化的进步。
顺便说一句，我还要求学生们去采购鱼。当鱼本身失去新鲜度时，天游线路检测中心也会受损，所以学生们应该具备识别“活秋刀鱼”的能力（笑）。

MicroED 填补了其他分析方法的空白

1 含有少量多晶型天游线路检测中心的样品
此外，MicroED的测量数据揭示了分子的结构（形状）。
为了利用 MicroED 的优势来确定分子结构，将其与其他分析方法结合起来非常重要。

``一个研究小组想了解某种类似天游线路检测中心的东西的结构，即使它很小且微量，并且已经尝试了很长时间的粉末X射线结构分析。然而，他们在两年内无法识别单天游线路检测中心的形状。尽管我们提高了天游线路检测中心的质量，但我们无法使用粉末 X 射线了解它们的结构。我们在 TARA 尝试使用 MicroED，在短短一周内，我们就能够识别出 10 个天游线路检测中心的结构！研究小组玩得很开心！

虽然 MicroED 具有突破性的优势，但它在分析未知物质方面存在弱点。该技术填补了现有3D结构分析方法范围的空白，为了最大限度地发挥其功能，与粉末X射线衍射、质谱和NMR互补使用是有效的。

MicroED 成功的关键是初步会议和参加测量

在 TARA 实际使用 MicroED 时，事先咨询是成功进行测量的最重要的事情。
理想情况下，在进行测量之前，应准确共享样品的条件和特征、数据分析师的技能、分析的目的、客户对天游线路检测中心分析的了解，甚至 MicroED 技术的局限性。
“如果我们在与客户仔细协商后开始，测量通常会很顺利。当然，在仔细检查客户想知道的内容后，有时我们会告诉客户MicroED无法做到这一点。
此外，熟悉样品的人参加测量也非常重要。如果只发送样品，就会出现各种差异。我们对样本了解不多，所以如果发生什么情况，我们需要熟悉样本的人当场做出决定，否则事情不会顺利进行。 ”

我想建立一个 MicroED 国家中心！

自 2023 年以来，Adachi 副教授一直与许多研究人员合作，致力于“通过自动化实现 MicroED 标准化”这一主题。我们向 MicroED 专家询问了他们未来的挑战，他们对自己的优势和劣势了如指掌。
“MicroED 是一项仍有许多领域需要探索的新技术。作为共享设施，我们不仅能够顺利操作 TARA 的冷冻电子显微镜，还能实时聆听客户的声音，并利用专用机器的优势来完善我们的操作系统。而且，就像我们将 TARA 系统出口到大阪大学和 SPring-8 一样，我们希望最终将其出口到日本以外的其他研究机构大学，包括 MicroED National，该大学将拥有大约 10 台与 TARA 相当的冷冻电子显微镜。

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