综述：冷冻电子断层扫描技术在组织研究中的创新：挑战与未来展望

这篇综述系统阐述了冷冻电子断层扫描技术（cryo-ET）在组织研究中的突破性进展，重点探讨了样本玻璃化（vitrification）、冷冻聚焦离子束（cryo-FIB）减薄、自动化与人工智能（AI）整合等关键技术如何克服组织厚度带来的挑战，为神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）和代谢疾病研究提供了纳米级原位结构解析的新范式。

　　

冷冻电子断层扫描技术：打开组织纳米世界的钥匙

引言

冷冻电子断层扫描（cryo-ET）通过将生物样本瞬间玻璃化（vitrification），在接近自然状态下捕获三维纳米级结构。与传统电子显微镜的二维投影不同，cryo-ET能解析小鼠胰腺组织中胰岛素晶体在囊泡内的空间排布，甚至直接观察阿尔茨海默病脑组织中β淀粉样斑块的原位构象。这种技术突破了单细胞模型的局限，为组织水平的超微结构研究开辟了新途径。

攻克玻璃化：多细胞复杂性的挑战

组织样本的高含水量使冰晶形成风险剧增。最新高压冷冻技术（high-pressure freezing）结合丙二醇等冷冻保护剂，可将毫米级组织块在毫秒内玻璃化。例如，小鼠脑组织的突触间隙（synaptic cleft）经优化后能完整保留20-30 nm的囊泡群，而传统方法常导致冰晶损伤。

减薄革命：从冷冻超薄切片到离子束精准雕刻

冷冻聚焦离子束（cryo-FIB）通过镓离子束将组织精准减薄至200 nm以下，电子平均自由程（MFP）提升3倍。相比传统超薄切片术，cryo-FIB使小鼠肝脏组织脂滴（lipid droplet）的膜结构分辨率达1.5 ?，且避免了机械切割导致的压缩伪影。

多尺度联姻：光镜与电镜的协同作战

关联光镜电镜技术（CLEM）通过荧光标记引导cryo-ET定位。超分辨率显微镜（STED）与cryo-ET联用，成功在阿尔茨海默病模型中发现tau蛋白原纤维与细胞器的空间关联，分辨率跨域从200 nm（光镜）跃升至3 ?（电镜）。

AI赋能：从数据洪流到知识洞察

深度学习算法U-Net 3+可自动分割突触小泡群，处理效率比人工提升50倍。迁移学习模型通过3000例胰腺组织数据集训练，能预测胰岛素晶体形成热点，为糖尿病研究提供新靶点。

未来展望

当前cryo-ET仍受限于分辨率-视野矛盾。新兴相位板技术结合深度学习去噪，有望在保持2 ?分辨率的同时将视野扩展10倍。这类突破或将揭示组织微环境中迄今未知的亚细胞互作网络，为疾病机制研究带来范式变革。