随着信息时代的到来，我们越发渴望新的知识、新的技术，对神经功能障碍、丧失长期记忆也越发恐惧。阿兹海默症又称脑退化症，便是大脑 β-amyloid 和 Tau 蛋白质结构异常所造成的疾病，致使认知能力与身体机能逐步恶化，最终甚至导致死亡。
不过，最新的蛋白质摄像技术或许能突破过往的界限，从根本研究蛋白质结构。
▲ 正常大脑（左）与阿兹海默症患者大脑（右）。（Source：wikipedia）
目前的蛋白质摄像使用 X 光散射晶体学（X-ray crystallography），先将蛋白质集结制成晶体后，再以 X 光散射图观察晶体之电子密度分布，最后分析得到各原子的位置与彼此的化学键强弱。
▲ X 光散射晶体学流程图。（Source：sdsu）
但 X 光散射晶体学观察的毕竟是无数蛋白质分子制成之结晶，求得的结果也只是平均值，难免不慎清晰；况且有许多蛋白质无法形成结晶，其中包括在生物体内十分重要的膜蛋白类。于是，瑞士苏黎世大学的 Longchamp 博士与其研究团队着手研发拍摄单一蛋白质影像的方法。
单一蛋白质摄像有 3 个主要的挑战：首先，与以往结晶散射不同的是，我们得将单一分子的蛋白质分离纯化，以便后续观测。然后，我们需要能够固定这一分子蛋白质的技术，争取足够时间解析其构造。最后，用以摄像的辐射能量不可过高，以免导致蛋白质分解，波长又必须短到足以呈现蛋白质的细部结构——这时，低能全像电子显微镜（low-energy electron holographic microscope）便派上用场了。
▲ 低能全像电子显微镜摄像原理。（Source：genengnews）
低能全像电子显微镜的优点，在于其低能电子不伤害蛋白质，然而这些低能电子的穿透力也较弱，唯有将蛋白质溶液喷洒在石墨烯（graphene）薄层才得以观测。石墨烯是由碳原子组成的超薄材质，只有一层原子的厚度却能像塑胶一样折叠，而且比钻石强韧，导电力优于铜与金；它的发现让 Geim 与 Novoselov 于 2010 年获得诺贝尔物理奖。
▲ 石墨烯的原子结构示意图。（Source：new scientist）
有了单一蛋白质的摄像技术，在不久的未来我们将可以解析先前无法结晶的蛋白质，也能更精准地从多方面研究蛋白质构造。或许，阿兹海默症、帕金森氏症等蛋白质结构异常的疾病的研究，将因此突破至新境地，为诸多病友带来希望曙光。
▲ 左右分别为两颗不同的血红素（hemoglobin）蛋白。a：全像投影。b：数值重建之构型。c：蛋白质可能的方位。（Source：www.popsci.com）
- THESE ARE THE FIRST-EVER PHOTOS OF INDIVIDUAL PROTEINS
（首图来源：Flickr/Ryan Kitko CC BY 2.0）
