寻找抗癌药物2

在科学研究领域中，电子显微镜专家马丁·琼斯博士正面临一个挑战。作为克里克研究院电子显微镜中心的副主任，他不仅需要负责开发影像捕获与分析的软硬件，还要应对日益增长的数据处理需求。目前，他的部门所获取的数据量已经超出了团队的应对能力，因此，他急需更多的协助来处理这些数据。

为了解决这个问题，琼斯博士发起了一个名为“蚀刻细胞”的项目。该项目是在“Zooniverse”公民科学平台上开展的，旨在突破当前研究中的一大瓶颈。在研究中，科学家们经常需要通过“图像分割”技术来识别和测量细胞内的精细结构。而“蚀刻细胞”项目的核心目标，就是邀请志愿者协助标注大量细胞的核膜结构。

那么，为什么需要志愿者的参与呢？在研究细胞的3D结构时，电子显微镜的超薄切片技术需要从样本表面切割下极薄的切片（有时厚度仅五纳米），并对这些细胞进行成像。这个过程需要重复多次，从单个细胞中可能会产生上万张显微图像。虽然这些图像可以在很短的时间内收集完成，但是分析这些数据却需要专家团队花费数天、数周甚至数月的时间。而志愿者的参与可以大大加快这一进程。令人惊讶的是，志愿者处理数据的质量往往能与专家相媲美。这些数据不仅可以直接用于研究，还可以用来训练人工智能系统，以实现未来的自动化分析。

通过定量分析大量细胞核膜的形态特征，这些宝贵的数据将被应用于生物医学研究。而更远大的目标是利用同一套技术来研究细胞内的不同细胞器。在克里克研究院，琼斯博士与多个团队合作，不断探索各种细胞超微结构。因此，他们对数据的需求似乎是无穷无尽的。有了公众科学家的帮助，他们就能够获取更多重要的信息，从而推动科学研究的进步。

克里克研究院的透射电子显微镜能够利用高能电子来观察癌细胞内部的结构。它的工作原理相当复杂，包括真空系统、电子枪、电磁透镜、样品台、物镜以及CCD探测器等多个部件的协同作用。在显微镜的观察过程中，样本会被电子束照射，而探测器则会捕捉到因电子散射而产生的信号，最终在屏幕上形成图像。

除了显微镜技术外，克里克研究院还有一支强大的技术支撑团队在默默奉献。果蝇培育部负责照料150万只果蝇，这些实验动物每年能消耗多达1万公升的培养基。细胞培育室则保管着超过6000种冻存细胞系，根据需要进行复苏培养，并准备用于实验。实验室管理部的工作人员则负责保持实验室内的器皿清洁，他们每年要清洁和消毒超过75万个玻璃器皿。仪器设备部的工程师们则专注于设计、制造和修理科学仪器，他们每年要维护约3000件设备，并为新实验定制电子仪器。最后，电镜制样部负责准备细胞和组织样本，以便进行电子显微镜成像。他们甚至使用超细镊子来操作最小的样本，这种精细的操作技巧令人叹为观止。

技术人员处理好果蝇，准备进行显微注射操作。

值得一提的是，果蝇的基因组包含约1.4万个基因，基因组大小约为1.7亿碱基对。这种模式生物在科学研究领域扮演着举足轻重的角色，为我们揭示了许多生命科学的奥秘。

总的来说，克里克研究院在电子显微技术、细胞研究以及公众科学参与等方面取得了显著的成果。他们的努力不仅推动了科学研究的发展，也为我们更好地理解生命过程提供了宝贵的科学数据。在未来，我们期待看到更多这样的跨学科合作，共同揭开生命科学的神秘面纱。

文中图片均来源于《How it works》杂志

作者：《how it works》科普团队

审核：孙轶飞 河北医科大学医学教育史研究室主任 中华医学会医史分会委员