Mikroskopia krioelektronowa (ang. Cryo-electron microscopy, Cryo-EM) jest techniką pozwalającą na obrazowanie makromolekuł z atomową dokładnością. W 2017 roku za pracę nad opracowaniem mikroskopii krioelektronowej Jacques Dubochet, Joachim Frank i Richard Henderson otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie Chemii. 

Najważniejszym etapem mikroskopowania tego typu jest proces bardzo szybkiego zamrażania materiału. W tym celu stosuje się ciekły etan (temp. -183°C) schłodzony przez ciekły azot (temp. -195,8°C). Szybkie zamrożenie próbki sprawia, że w materiale powstają kryształki amorficznego lodu (cząsteczki nie układają się w krystaliczną strukturę) i możliwe jest uchwycenie cząsteczek w ich naturalnej konformacji i orientacji.

Dwie grupy badawcze opublikowały 22 maja 2020 roku wyniki doświadczeń z zastosowaniem Cryo-EM: grupa z Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology (MRC-LMB) w Cambridge w Wielkiej Brytanii oraz grupa z Max Planck Institute for Biophysical Chemistry w Göttingen w Niemczech. Obie grupy pracowały nad apoferrytyną, białkiem odpowiedzialnym za wiązanie żelaza. 

Struktura białka apoferrytyny o rozdzielczości 1.54 Å była znana wcześniej. Udoskonalone protokoły Cryo-EM pozwoliły złamać ostatnią barierę techniki Cryo-EM – rozdzielczość. Otrzymano pierwszy obraz apoferrytyny o rozdzielczości około 1.2Å, co umożliwiło obserwację pojedynczych atomów cząsteczki. Rozdzielczość 1.2 Å odpowiada 1,2 × 10^-10 m. Grafika główna tego artykułu przedstawia obraz białka apoferrytyny uzyskany za pomocą Cryo-EM (autor zdjęcia: Paul Emsley/MRC Laboratory of Molecular Biology). Niebieskie pierścienie to 6-atomowe pierścienie apoferrytyny zbudowane z 6 atomów węgla. Na zdjęciu nie są widoczne atomy wodoru. Prawdopodobnie jest to wynikiem limitu rozdzielczości/kontrastu, który uniemożliwia dostrzeżenie tak małych cząsteczek. 

Do tej pory wiodącą techniką stosowaną w celu ustalenia wymiarów i geometrii cząsteczek tworzących sieć krystaliczną była rentgenografia strukturalna, jednak ostatnie przełomowe osiągnięcia Cryo-EM mogą sprawić, że technika ta będzie podstawowym narzędziem do mapowania trójwymiarowych kształtów białek. Porównanie obu technik przedstawiono na ilustracji poniżej. 

Kolejną przewagą (po rozdzielczości) Cryo-EM nad krystalografią rentgenowską jest sposób przygotowania materiału do badań. W przypadku krystalografii rentgenowskiej konieczne jest utworzenie kryształów białka, natomiast Cryo-EM wymaga jedynie, aby białko znajdowało się w oczyszczonym roztworze. Dokładne poznanie struktur białek może być szczególnie przydatne do zrozumienia działania enzymów i wykorzystania tych spostrzeżeń do identyfikacji leków, które mogą blokować ich aktywność.