2025年全国冷冻电镜软件技术开发与应用研讨会

冷冻电镜作为结构生物学中解析蛋白质等生物大分子高分辨率结构的关键技术，为直接理解生命活动提供了重要的信息。冷冻电镜技术在近十多年的高速发展中，中国科学家在新方法建立和技术开发与应用中发挥了重要作用，前沿技术层出不穷，推动了众多具有影响力的研究成果。尤其近年来，细胞原位结构解析逐渐成为冷冻电镜未来发展的主要方向，且人工智能技术异军突起，为未来冷冻电镜技术的下一次突破提供了新的可能。为提升我国冷冻电镜前沿技术的应用能力和创新开发能力，培养更多相关人才，我们今年将继续举办“全国冷冻电镜软件技术开发与应用研讨会”。会议内容将涵盖冷冻电镜单颗粒技术和冷冻电子断层技术中的前沿算法和软件技术，以及人工智能技术在图像分析和结构建模中的应用，通过软件作者或高级用户深度讲解，帮助冷冻电镜用户更好地理解和应用最先进的冷冻电镜原理和技术。本次会议将于 2025年12月6-9日在浙江省杭州市临安区举行，由清华大学、中国科学院生物物理研究所和中国生物物理学会冷冻电子显微学分会主办，清华大学和水木未来（杭州）科技有限公司承办。为保证充分交流和受计算设备数量限制，会议最大规模限定为100人。

本次会议将邀请多位立足于冷冻电镜计算方法和软件开发的研究者，采用报告 + 软件操作 + 讨论的方式，系统地介绍相关的算法和软件，并结合现场使用让用户能够理解和实际应用这些技术。本次会议也希望能通过用户和开发者的交流，将实际科研中面临的技术困难反馈给从事方法和软件开发的研究者，促进相互学习和交流，共同推动整个领域的前进发展。

召集人：

李雪明，清华大学

章新政，中国科学院生物物理研究所

以下内容为GPT视角对全国冷冻电镜软件技术开发与应用研讨会相关领域的研究解读，仅供参考：

全国冷冻电镜软件技术研究现状

一、技术进展

自动化技术：冷冻电镜数据采集自动化技术不断升级，从早期的机械稳定性与光学校准，到后来的高通量采集，再到如今的机器学习目标选择，各环节革新不断。例如，光束图像偏移（BIS）策略的应用，使CTEM模式下SPA每小时可采集300-400张图像，效率提升3-4倍。

智能化技术：机器学习（ML）算法在冷冻电镜数据处理中发挥着越来越重要的作用。多款“智能”数据采集软件采用ML定位、分类SPA和原位cryo-ET的目标，部分结合强化学习（RL）规划最优数据采集路径，稳定性甚至超越多数人类操作者。

数据处理技术：随着冷冻电镜技术的快速发展，高分辨率三维电镜图谱的重建已成为揭示生物分子结构的重要手段。为了准确评估和验证这些三维图谱的分辨率，多种局部分辨率评估方法相继被开发，如BlocRes、ResMap和MonoRes等。

二、主要厂商与平台

国际厂商：赛默飞（Thermo Fisher）、日本电子（Japan Electron，也称为JEOL）和日立（Hitachi）是全球电子显微镜领域的知名制造商，它们的冷冻电镜在生物医学研究中扮演着重要角色。例如，赛默飞的系统可能更适合需要高分辨率和强大自动化功能的实验室；日立的系统可能更适合那些寻求紧凑设计和同时STEM/SEM成像能力的实验室；而JEOL的系统则可能因其高分辨率和稳定性而受到青睐。

国内厂商与平台：

水木未来：成立于2017年底，总部位于中国北京，致力于运用突破技术大幅提升新药研发速度和高难靶点成药性。公司已建成亚洲第一个以300kV顶配冷冻电镜为核心的商用结构解析平台，依托清华大学和自主研发的革命性结构解析方法学与基于结构和计算的药物发现技术，构建了世界级新一代药物发现平台。

荣联科技：提供了冷冻电镜数据分析平台解决方案，该平台支持全自动化的数据分析流程和实时数据质量信息反馈，具备计算分析、数据存储能力。平台已成功服务于清华大学、西湖大学等客户，积累了丰富的行业经验。

三、应用领域

冷冻电镜软件技术在多个领域发挥着重要作用，包括但不限于：

结构生物学：用于解析蛋白质、核酸等生物大分子的三维结构，揭示生命活动的物质基础。

药物研发：基于结构的药物研发（SBDD）中，冷冻电镜技术能够提供高分辨率的分子结构信息，有助于设计更有效的药物分子。

病毒研究：用于确定病毒的结构，为疫苗设计和抗病毒药物开发提供重要依据。例如，使用冷冻电镜以近原子分辨率确定了寨卡病毒的结构，提供了病毒表面蛋白和药物开发潜在靶标的详细视图。

四、未来趋势

技术融合：冷冻电镜技术与人工智能、大数据等技术的深度融合将成为未来发展的重要趋势。这将进一步提高数据处理的效率和准确性，推动结构生物学研究的进步。

国产化替代：随着国内冷冻电镜技术的不断发展，国产化替代将成为未来市场的重要方向。国内厂商将加大研发投入，提升技术水平，逐步打破国外厂商的市场垄断。

应用拓展：冷冻电镜技术的应用领域将进一步拓展，不仅限于结构生物学和药物研发领域，还将涉及材料科学、环境科学等多个领域。

全国冷冻电镜软件技术研究可以应用在哪些行业或产业领域

生物医学：冷冻电镜技术能够解析生物大分子的原子级结构，如蛋白质、DNA、RNA和病毒等。例如，在病毒研究中，该技术可以解析病毒的三维结构，揭示其入侵、复制和致病机制，为疫苗设计提供关键信息。此外，冷冻电镜还可用于研究细胞内的微观结构和大分子复合物，为疾病诊断和治疗提供新思路。

药物研发：冷冻电镜技术在新药研发中发挥着重要作用。通过解析靶蛋白的三维结构，科学家可以设计出更有效的药物分子。例如，在GPCRs（G蛋白偶联受体）研究中，冷冻电镜技术帮助解析了多个GPCRs的高分辨率结构，为治疗糖尿病、肥胖症等疾病的新药研发提供了重要依据。此外，冷冻电镜还可用于研究抗体与抗原的结合机制，为疫苗设计和治疗提供科学依据。

材料科学：冷冻电镜技术可用于研究材料的微观结构和性能。例如，在电池研究中，该技术可以观察电池固体电解质界面、锂枝晶等微观结构，为电池性能和寿命的研究提供重要信息。此外，冷冻电镜还可用于研究金属有机框架材料、共价有机框架材料和软物质聚合物等材料的结构演变和组装问题。

工业检测：冷冻电镜技术可用于产品质量控制和故障分析。例如，在电子元器件制造中，该技术可以观察电子元器件的结构，为提高产品质量提供帮助。

环境科学：冷冻电镜技术可以观察水合样品的天然微观结构特征，因此在环境领域研究中得到广泛应用。例如，该技术可用于研究大气、水体、土壤和固废中的微观结构和成分变化。

芯片制造：冷冻电镜技术已跨界应用于芯片制造业。例如，北京大学化学与分子工程学院彭海琳教授团队通过冷冻电子断层扫描技术，首次在原位状态下解析了光刻胶分子在液相环境中的微观三维结构、界面分布与缠结行为，为开发可显著减少光刻缺陷的产业化方案提供了指导。

全国冷冻电镜软件技术领域有哪些知名研究机构或企业品牌

研究机构

清华大学：

清华大学是国内冷冻电镜研究的标杆，其生命科学学院和结构生物学高精尖创新中心拥有多台高端冷冻电镜设备，如Titan Krios系列。

清华大学在冷冻电镜解析生物大分子结构的成果数量和质量均居全球前列，例如施一公院士团队利用冷冻电镜技术解析剪接体结构的研究成果，多次发表于《科学》《细胞》等顶级期刊。

北京大学：

北京大学整合生命科学、化学和医学等多学科资源，建立了冷冻电镜联合平台。

该校配备的300kV冷冻电镜设备支持原子级分辨率成像，助力研究团队在病毒蛋白解析、药物设计等领域取得突破。例如，2021年北京大学团队通过冷冻电镜揭示了新冠病毒刺突蛋白的动态构象变化，为疫苗研发提供了关键数据。

中科院生物物理研究所：

中科院生物物理研究所是中国冷冻电镜技术的基础研究重镇，其生物大分子国家重点实验室拥有亚洲首台配备相位板技术的冷冻电镜。

该所的研究成果覆盖从技术优化到实际应用的全链条，如开发了低剂量成像算法，降低样本损伤风险；解析了阿尔茨海默病相关蛋白纤维的高分辨率结构，为药物靶点设计提供依据。

中国科学技术大学：

中国科学技术大学在冷冻电镜技术领域也有显著的研究成果。例如，该校物理研究所的王雪锋研究员利用冷冻电镜技术观测电池材料及其界面，揭示了微观机理与创新的制样方法，为新能源材料的精准设计提供了关键依据。

企业品牌

水木未来：

水木未来成立于2017年底，总部位于中国北京，致力于运用突破技术大幅提升新药研发速度和高难靶点成药性。

公司已建成亚洲第一个以300kV顶配冷冻电镜为核心的商用结构解析平台，依托清华大学和自主研发的革命性结构解析方法学与基于结构和计算的药物发现技术，构建了世界级新一代药物发现平台。

水木未来面向全球研发药企和机构提供新药靶点验证、化合物库筛选、候选化合物发现，以及治疗性抗体研发等综合性技术服务。

赛默飞（Thermo Fisher）：

赛默飞是赋能科技进步的全球领导者，在冷冻电镜技术领域也有显著贡献。

赛默飞推出了多款冷冻电镜产品，如Thermo Scientific Krios 5冷冻透射电子显微镜，以原子级分辨率成像能力与智能化工作流革新，重新定义结构生物学与细胞生物学研究的技术标杆。

日立（Hitachi）：

日立是全球范围内冷冻电镜主要厂商之一，其冷冻电镜技术涵盖了多种型号，包括用于生物样品的冷冻透射电子显微镜（cryo-TEM）和冷冻扫描电子显微镜（cryo-SEM），以及能够同时进行STEM和SEM成像的冷冻电镜。

日立的冷冻电镜产品如Hitachi SU9000、Hitachi SU8600系列、Hitachi HF5000等，在生物医学研究中扮演着重要角色。

无锡佰翱得生物科学股份有限公司：

无锡佰翱得生物科学股份有限公司是一家专注于为全球创新药物研发机构提供新药早期研发CRO服务的生物科学公司。

公司拥有X-射线衍射仪、300KV冷冻电镜等先进科研设备，提供从基因到冷冻电镜解析结构的全方位服务。

无锡佰翱得还与无锡国际生命科学创新园合作，共建国际前沿的源头创新药孵化器，打造冷冻电镜创新中心和药靶蛋白创新中心，为创新药公司和科研院所提供服务。

全国冷冻电镜软件技术领域有哪些招聘岗位或就业机会

一、科研机构与高校

冷冻电镜运维工程师

岗位职责：负责大型冷冻电镜的日常运行维护调试、故障排除，以及开放共享服务，保障仪器高效运行；编写和完善仪器和软件的操作说明，撰写清晰的实验记录和故障处理记录；承接各类样品测试任务，进行冷冻电镜数据的采集、处理、分析和评估；进行用户管理、操作培训和技术监督指导；依据用户服务要求，协助平台主管保持平台技术的前端性、稳定性，研发新技术，保障平台相关技术不断更新；从事电镜相关的软件和技术方法学开发，便于优化数据的采集、处理与备份；协助主管完成平台仪器设备操作安全培训考核、安全检查整改及日常安全管理工作；负责填报相关仪器运行状态、测试服务工作量、测试费用、工作成效等相关数据与信息。

岗位要求：具有生物、医学、物理、化学、材料等某一相关学科博士学位；具有冷冻电镜相关科研及平台运行管理经验，熟悉冷冻电镜软硬件并具有相应的软件开发技能；具有较强的动手能力，具备良好的沟通及管理能力、团队协作精神及责任心。

冷冻电镜技术员

岗位职责：作为用户和冷冻电镜之间的技术接口，检查电镜对准，样品网格插入，协助收集数据等；训练用户进行低温样品制备、操作运行冷冻电镜的软件和数据收集；向用户提供实验策略和建议，与他们合作进行数据收集、数据分析和结构确定；积极与相关课题组合作，积极协助相关基金申请等。

岗位要求：结构生物学、物理学、化学、材料学或相关专业硕士及以上（特别优秀者学历不限）；具有操作复杂仪器和使用复杂软件系统的专业知识和能力；有兴趣成为冷冻电镜专家和冷冻电镜设施主管；具有良好的人际交往能力，追求卓越，工作细致努力，有强烈的责任心和团队协作意识，能长期稳定工作者。

高级技术员

岗位职责：配合平台负责人，全面负责平台的运行、维护和安全工作；制定仪器操作、人员培训和设备共享的细则和系列规章制度；负责300kV电镜机时安排、统计、上样、培训及技术支撑工作；协助完成Aquilos 2 Cryo-FIB的样品测试、加工和数据收集工作；对接社会机构、企事业单位，开展合作和转化工作。

岗位要求：能熟练操作300kV冷冻电镜或Aquilos 2 Cryo-FIB，且至少有2年以上常年使用和管理经验。

二、相关企业

冷冻电镜软件开发工程师

岗位职责：负责软件方案的整体需求分解、构架设计、功能调试，并编写相关文档；进行需求调研，了解客户业务需求和技术支持。

岗位要求：本科及以上学历，软件、控制工程、自动化相关专业；3年以上软件开发经验，精通C/C++等语言，熟悉qt开发框架，有独立完成软件产品工作能力；有仪器上位机软件设计开发经验优先。

C++软件工程师

岗位职责：与冷冻电镜软件开发工程师类似，但更侧重于C++语言的应用和开发。

岗位要求：本科及以上学历，计算机科学、软件工程或相关专业；精通C++编程语言，熟悉面向对象编程思想；有良好的算法和数据结构基础，熟悉常用的设计模式；有冷冻电镜软件开发经验者优先。

算法工程师

岗位职责：负责冷冻电镜图像处理算法的研发和优化，提高图像筛选与重构效率。

岗位要求：硕士及以上学历，计算机科学、数学、生物信息学或相关专业；熟悉图像处理算法和机器学习算法；有冷冻电镜图像处理经验者优先。

机械设计工程师

岗位职责：负责透射电镜非标机械部件设计、加工工艺设计、绘制加工图/装配图/工艺图纸等；进行结构稳定性、可靠性的分析与优化；进行机械结构验证及功能性试验；建立、维护整机BOM表。

岗位要求：硕士以上学历，机械类专业；有一定的非标设计经验，熟悉机加工、钣金等加工工艺，较强的结构设计理论知识；熟练应用SOLIDWORKS、AUTOCAD等设计类软件；有真空零部件设计经验优先。