透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）凭借超高分辨率和直观成像优势，已成为材料、医学、生物、化学、物理等领域不可或缺的研究工具。普通透射电镜的点分辨率可达0.2 nm，能够在亚细胞水平直接观察生物细胞内的细胞器、膜系统、病毒颗粒及大分子结构，为菌种库和细胞库外源污染检测提供有力支撑。

图1 透射电镜外观与主要部件

透射电镜在生物医药菌种库、细胞库检定中应用

《中国药典》已将透射电镜作为检测生物药生产菌种库、细胞库外源污染的重要手段，以确保其质量安全。

菌种库鉴定

生物制品生产检定用菌毒种管理及质量控制通则

重组工程菌生产用菌种主种子批检定一般应包括培养特性、菌落形态大小、革兰等染色方法镜检、对抗生素的抗性、生化反应、培养物纯度、全基因序列测定、目的产物表达量、透射电镜检查、目的基因序列测定、外源基因与宿主基因的检定、外源基因整合于宿主染色体的检定、外源基因拷贝数检定、整合基因稳定性试验、目标产物的鉴别、质粒的酶切图谱等项目。

人用基因治疗制品总论

细菌种子批的质控项目通常包括菌落形态、染色镜检、生化特性、抗生素抗性检查、电镜检查、质粒限制性内切酶酶切图谱分析等。

注射用人白介素-11、人干扰素α1b滴眼液、外用人表皮生长因子等各论

电镜检查应为典型大肠埃希菌形态，无支原体、病毒样颗粒及其他微生物污染。

细胞库检定

生物制品生产用动物细胞基质制备及质量控制通则

----逆转录病毒检测----

透射电镜检查法：采用超薄切片法对至少200个细胞进行透射电镜检查。逆转录酶活性提示可能有逆转录病毒存在，透射电镜检查及特异性PCR法可证明是否有病毒性颗粒存在并进行定量，感染性试验可证明是否有感染性的逆转录病毒颗粒存在，因此应采用不同的方法联合检测。若细胞逆转录酶活性检测为阳性，则需进行透射电镜检查或PCR法及感染性试验，以确证是否存在逆转录病毒颗粒及是否具有感染性。

图2 大肠埃希氏菌样品（左：污染丁酸梭菌，右：污染金黄色葡萄球菌）

图3 大肠埃希氏菌样品（左：污染噬菌体，右：污染猪鼻支原体）

图4 逆转录病毒检测[1]

透射电镜在生物研究领域的应用

透射电子显微镜还可用于观察生物样本的微观形态、辅助疾病病理分析以及解析病毒结构与机制等。

在微观形态观察方面，利用超薄切片技术将生物材料处理为薄片，可实现细胞器精细结构成像；通过负染色技术，借助重金属盐衬托样品轮廓，可清晰呈现微绒毛、蛋白质复合物等形态。

图5 大肠埃希氏菌形态

图6  INSV病毒粒体在番茄果实细胞中的原位聚集特征（M: 线粒体;CW:细胞壁）[2]

在病理分析与功能定位方面，利用免疫电镜技术结合抗原抗体特异性反应与胶体金标记，可在亚细胞水平精准定位特定抗原（如肿瘤标志物），用于辅助疾病诊断与分型；电镜酶细胞化学技术则通过酶促反应生成高电子密度产物，可直观呈现细胞内酶活性分布，为细胞功能状态分析提供依据。

图7 人角膜上皮细胞培养物中 MUC16 蛋白的定位图（胶体金标记）[3]

图8 兔肝细胞SDH、ALP、ACP、ATP反应产物[4]

在病毒结构与机制解析方面，利用电子三维重构技术可将从不同角度获得的二维图像进行计算机合成，重建病毒的三维精细结构，为病毒装配机制解析及疫苗设计提供重要结构基础；采用免疫金标记技术，通过抗体与病毒抗原的特异性结合，并借助胶体金颗粒在电镜下的高对比信号，可实现临床样本中病毒颗粒的快速识别与定位，为病毒的早期检测和诊断提供有力支持。

图9 新冠病毒S蛋白构象[5]

CICC依托电镜技术平台建立了成熟的透射电镜检查（负染法）技术，并系统完成了该技术方法学验证，能够为生物药企菌种库、细胞库质量控制提供高效可靠的检测服务。目前，透射电镜常规检测周期已由15个工作日优化至10个工作日，加急服务可在5个工作日内完成。为持续提升检测质量与服务水平，透射电镜检测项目将于2026年1月1日起适度调整收费标准。

参考文献

[1] Martin J L, Cao S, Maldonado J O, et al. Distinct particle morphologies revealed through comparative parallel analyses of retrovirus-like particles[J]. Journal of Virology, 2016, 90(18): 8074-8084.

[2] 张仲凯,郑宽瑜,王田田,等.植物病毒粒邮箱体在寄主细胞中的原位聚集特征[J].电子显微学报,2019,38(05):531-541.

[3] Blalock T D, Spurr-Michaud S J, Tisdale A S, et al. Functions of MUC16 in corneal epithelial cells[J]. Investigative ophthalmology & visual science, 2007, 48(10): 4509-4518.

[4]  金立强,张东生.标志酶的电镜细胞化学技术探讨[J].现代医学,2007,(06):475-477.

[5] Yao H, Song Y, Chen Y, et al. Molecular architecture of the SARS-CoV-2 virus[J]. Cell, 2020, 183(3): 730-738.

中国食品院中国工业微生物菌种保藏管理中心（CICC）作为国家级菌种保藏管理与科技服务机构，致力于工业微生物资源的收集保藏、鉴定评价、开发利用、国际合作和交流培训，为食品、药品、日化、饲料、生物化工、环境监测、家电等工业领域的科研开发、产品申报和质量控制提供工业微生物综合解决方案。聚焦生物制造等战略新兴产业及未来产业重大需求，中心保藏微生物资源1.4万余株，搭建了集微生物精准鉴定、特征评价、功能开发和性能验证为一体的技术平台。中心开发微生物标准菌株260种、标准样品130种，全面通过ISO 9001、ISO 17025、ISO 17034、ISO 17043和CMA等体系认证认可，围绕自主知识产权的功能微生物菌种取得了一系列国际领先的科研成果并实现行业推广，助力工业微生物领域的科技创新、转型升级和高质量发展。