Raný vývojEdit
V 60. letech 20. století bylo použití transmisní elektronové mikroskopie pro metody určování struktury omezeno kvůli radiačnímu poškození způsobenému svazky elektronů s vysokou energií. Vědci předpokládali, že zkoumání vzorků při nízkých teplotách sníží radiační poškození způsobené paprsky. Jako kryogeny byly zvažovány jak kapalné helium (-269 °C nebo 4 K nebo -452,2 °F), tak kapalný dusík (-195,79 °C nebo 77 K nebo -320 °F). V roce 1980 publikovali Erwin Knapek a Jacques Dubochet komentář k poškození paprskem při kryogenních teplotách, v němž sdíleli pozorování, že:
Zjistilo se, že tenké krystaly upevněné na uhlíkové fólii jsou při teplotě 4 K 30 až 300krát odolnější vůči paprsku než při pokojové teplotě…. Většinu našich výsledků lze vysvětlit předpokladem, že kryoprotekce v oblasti 4 K je silně závislá na teplotě.
Tyto výsledky však nebyly reprodukovatelné a o pouhé dva roky později byly v časopise Nature publikovány změny informující, že odolnost vůči paprskům je méně významná, než se původně předpokládalo. Ochrana získaná při teplotě 4 K se blížila „desetinásobku pro standardní vzorky L-valinu“, než jak bylo původně uváděno.
V roce 1981 Alasdair McDowall a Jacques Dubochet, vědci z Evropské laboratoře molekulární biologie, oznámili první úspěšné provedení kryoEM. McDowall a Dubochet vitrifikovali čistou vodu v tenké vrstvě tak, že ji nastříkali na hydrofilní uhlíkovou vrstvu, která byla rychle ponořena do kryogenu (kapalný propan nebo kapalný ethan ochlazený na 77 K). Tenká vrstva amorfního ledu měla tloušťku menší než 1 µm a elektronový difrakční obrazec potvrdil přítomnost amorfního/vitreózního ledu. V roce 1984 Dubochetova skupina prokázala možnosti kryoEM ve strukturní biologii analýzou vitrifikovaného adenoviru typu 2, bakteriofága T4, viru Semliki Forest, bakteriofága CbK a viru vezikulární stomatitidy.
2017 Nobelova cena za chemiiEdit
V roce 2017 byla třem vědcům, Jacquesu Dubochetovi, Joachimu Frankovi a Richardu Hendersonovi, udělena Nobelova cena za chemii za vývoj techniky, která by zobrazovala biomolekuly.
Potenciální soupeř rentgenové krystalografieEdit
K 27. říjnu 2020 bylo pomocí rentgenové krystalografie zobrazeno 150494 biologických vzorků a je dominantní technikou v biologické mikroskopii, přičemž kryoEM je s pouhými 6016 vzorky daleko za ní.
Podle časopisu Nature však pokroky v oblasti přímých detektorů elektronů (často označovaných jako zařízení pro přímou detekci nebo DDD) na univerzitě v Cambridge a automatizace výroby vzorků společností SPT labtech vedly k nárůstu využití v biologických oborech, čímž se kryo-EM stala potenciálním konkurentem.
Rozlišovací schopnost rentgenové krystalografie je omezena čistotou krystalů a vytváření těchto vzorků je velmi časově náročné, trvá až měsíce nebo dokonce roky. Také některé bílkoviny se krystalizují obtížně. Příprava vzorků pro kryoEM je sice stále pracná, ale tyto problémy nemá, protože pozoruje vzorek v „nativním stavu“.
Podle serveru Proteopedia je medián rozlišení dosaženého rentgenovou krystalografií (k 19. květnu 2019) v databázi Protein Data Bank 2.05 Å a nejvyšší zaznamenané dosažené rozlišení (k 27. říjnu 2020) je 0,48 Å. Od roku 2020 má většina proteinových struktur určených pomocí kryo-EM nižší rozlišení 3-4 Å. Nejlepší rozlišení kryo-EM se však blíží 1,5 Å, což z ní v některých případech činí slušného konkurenta v rozlišení.