CRYO ARM™ 300S – Microscope cryo-électronique 300 kV pour la biologie structurale

Voici le tout dernier microscope en transmission cryo 300 kV Cold FEG développé par JEOL : le CRYO ARM™ 300S. Grâce à l’automatisation pilotée par l’IA et à un process optimisé, la cryo-microscopie devient plus rapide, plus reproductible et plus accessible, quel que soit le niveau d’expérience de l’opérateur. Ce microscope cryo permet l’analyse de particules isolées (SPA), la cryo-tomographie électronique (cryo-ET), la technique 3DED/MicroED et bien plus encore, le tout au sein d’un instrument hautement automatisé. Le CRYO ARM™ 300S est conçu pour fournir des données structurales haute résolution, tout en offrant stabilité, débit et facilité d’utilisation exigés par les laboratoires actuels de biologie structurale et pharmaceutiques.

SmartScope¹ est un logiciel open source prenant en charge l’acquisition de données pour l’analyse de particules isolées. Grâce à l’IA, il détecte automatiquement les zones propices à l’imagerie et peut automatiser l’ensemble du processus jusqu’à l’acquisition des données. De plus, son interface intuitive permet d’organiser le flux opérationnel de manière simple et limite au strict nécessaire les configurations requises. Cela permet de donner un accès simplifié aux opérateurs même débutants et leurs permettre d’acquérir des données de haute qualité.

¹ Jonathan Bouvette et al., eLife, 11: e80047 (2022)

CRYO SPECPORTER™ -S est la solution proposée par JEOL pour le transfert et le stockage des échantillons cryogéniques dans le MET. Le système JEOL dispose d’un emplacement de stockage pour 12 échantillons et d’un magasin de transfert pour 6 échantillons. Cette conception permet de ne manipuler que les échantillons nécessaires à l’analyse, sans charger ni décharger l’ensemble des échantillons à chaque échange. Elle assure ainsi un fonctionnement plus stable et plus efficace, notamment dans les environnements partagés par plusieurs utilisateurs. Ces améliorations réduisent la fréquence et la durée des opérations d’échange d’échantillons et accroît le débit, tout en garantissant la stabilité de l’environnement de stockage.

Manipulation améliorée et capacité de transfert accrue

Le nombre de cartouches pouvant être chargées simultanément dans le magasin de transfert est passé de quatre à six, ce qui réduit la fréquence et la durée des échanges d’échantillons et accroît le débit tout en maintenant un environnement de stockage stable pour les échantillons.

Capacité d’imagerie multi-grille « sans fin »

Un système flexible de transfert d’échantillons permet l’échange sélectif et individuel des seuls échantillons requis. En imagerie multi-grilles, les échantillons peuvent être remplacés à la demande pendant que de nouveaux sont préchargés, assurant un fonctionnement continu, notamment de nuit. Ceci permet une acquisition des données plus efficace et plus rapide.

Stockage des échantillons dans un environnement propre

Le stockage des échantillons cryogéniques est assuré sous vide et à la température de l’azote liquide, ce qui permet de les conserver pendant environ un mois dans un état propre et exempt d’accumulation de glace. Cela offre une grande flexibilité dans la gestion des échantillons, en fonction des calendriers d’analyse.

Le CRYO ARM™ 300S est doté d’un système d’illumination sans franges d’interférence lors de l’imagerie. Grâce à l’optimisation des conditions d’illumination, il est possible d’acquérir des données rapidement tout en minimisant les dommages causés à l’échantillon.

Les améliorations apportées au système d’illumination, notamment à la lentille condenseur (CL) et à son diaphragme, optimisent l’utilisation et la stabilité du faisceau d’électrons. Huit tailles de diaphragme, associées à sept configurations de faisceau optimisées et sans frange d’interférence, permettent d’obtenir un éclairage idéal pour une grande variété d’échantillons.

Le CryoLameller (CRYO-FIB-SEM) a été conçu pour s’intégrer parfaitement dans le workflow cryo allant de la préparation de l’échantillon à son analyse (imagerie, tomo, 3D, …). Nous utilisons le même support de grille entre le cryo FIB et le cryo MET assurant ainsi une continuité opérationnelle tout en préservant les informations de positionnement. Grâce à un microscope à fluorescence intégré, la sélection et le positionnement des zones s’effectuent de manière intuitive et efficace par microscopie corrélative optique et électronique (CLEM).

CRISPR-Cas est un système d’édition du génome dérivé d’un mécanisme immunitaire adaptatif, dans lequel l’ARNcr (crRNA) issu des locus CRISPR interagit avec des enzymes Cas. Parmi les différents types existants, le système de type VII illustré à gauche est compact et offre un potentiel pour une édition du génome d’une grande précision. Le CRYO ARM™ 300S permet de déterminer des structures à haute résolution, contribuant ainsi à élucider les mécanismes d’édition du génome. Cas14 possède une activité de clivage spécifique à un site ; la détermination de sa structure à résolution atomique a permis d’élucider le mécanisme de clivage du brin cible (CTR) dans les systèmes CRISPR-Cas de type VII.

Le canal hERG est une protéine qui forme un passage pour les ions potassium à travers la membrane des cellules du muscle cardiaque. L’inhibition de sa fonction peut entraîner des arythmies potentiellement mortelles. La figure ci-dessous présente une structure à haute résolution du canal hERG lié à un médicament anticancéreux, apportant des informations cruciales pour prédire et atténuer les risques d’effets secondaires cardiaques lors du développement de médicaments.

L’Euglène est un organisme unicellulaire présentant des caractéristiques à la fois végétales et animales, utilisé dans des domaines tels que les aliments fonctionnels et les biocarburants. L’observation de lames, préparées avec le système CryoLameller (CRYO-FIB-SEM), à l’aide du CRYO ARM™ 300S permet de visualiser clairement les organites cellulaires et leurs structures.

La structure à double membrane à la surface du chloroplaste ainsi que les membranes des thylakoïdes peuvent être clairement visualisées.

Les nanoparticules lipidiques constituent des vecteurs essentiels dans les systèmes d’administration de médicaments (DDS) et suscitent un vif intérêt en tant que technologies de délivrance d’acides nucléiques, tels que les siRNA et les ARNm. Le CRYO ARM™ 300S permet de visualiser à haute résolution les structures internes des LNP ainsi que la localisation des acides nucléiques, offrant ainsi une analyse approfondie pour la conception et l’optimisation des DDS.

Les semi-conducteurs organiques sont utilisés dans des applications telles que les écrans OLED des smartphones et les cellules solaires, alliant une excellente flexibilité à une grande facilité de mise en œuvre. La figure de droite présente la structure d’un matériau pressenti pour les transistors de nouvelle génération ; cette structure a été déterminée à partir de microcristaux par la technique 3DED/MicroED, en limitant les dommages causés par le faisceau d’électrons.

Le CRYO ARM™ 300S est conçu pour l’analyse structurale haute résolution en cryo-microscopie électronique. Il prend en charge l’analyse de particules isolées, la cryo-tomographie électronique et la 3DED/MicroED dans un seul système.

Oui. Son automatisation, son système de transfert d’échantillons et sa capacité de stockage cryogénique facilitent les échanges entre utilisateurs et réduisent les interruptions liées à la manipulation des grilles.

L’automatisation assistée par IA aide à identifier les zones d’intérêt, à standardiser les acquisitions et à réduire la dépendance à l’expérience de l’opérateur. Elle contribue à améliorer la reproductibilité et l’efficacité des campagnes d’imagerie.

Oui. Sa capacité de transfert multi-grilles, le préchargement des échantillons et l’automatisation des acquisitions permettent de mieux exploiter les périodes longues, y compris les acquisitions de nuit.

Le canon Cold FEG fournit un faisceau d’électrons très cohérent, utile pour obtenir des images à haute résolution et à fort contraste, en particulier sur des échantillons biologiques sensibles au faisceau.

Oui. L’intégration avec le CryoLameller permet de relier la préparation cryo-FIB-SEM et l’analyse cryo-TEM, avec une meilleure continuité entre la préparation des cryo-lamelles, le repérage CLEM et l’acquisition des données.

Il s’adresse aux plateformes de cryo-microscopie électronique, aux laboratoires académiques, aux centres de recherche pharmaceutique et aux équipes travaillant sur la biologie structurale, la découverte de médicaments ou l’analyse de matériaux sensibles au faisceau.