Celloger活细胞成像仪助力线粒体的研究
2026-04-30 来源:本站 点击次数:26
导语：
2025 年，线粒体研究再次成为生命科学的重要热点。无论是线粒体网络的动态重塑、能量代谢调控，还是线粒体在细胞凋亡与应激响应中的作用，全球科研都在探索“细胞动力学可精准干预”的可能。
在这场关于“能量与生命”的探索中，活细胞成像技术正悄然改变科学家们观察生命的方式。通过实时捕捉线粒体的运动轨迹、分裂融合事件及膜电位变化，科研人员得以前所未有地理解细胞功能的核心驱动力，从而推动疾病机理解析与新疗法开发。
一、线粒体研究的最新进展
1. 线粒体碱基编辑与基因组新发现
新型碱基编辑器（DdCBE、TALED 等）提高了线粒体 DNA 精准编辑效率。
发现可能存在第14个蛋白编码基因，挑战了传统13个蛋白的认知。
2. MRT（Mitochondrial Replacement Therapy，线粒体替代疗法）及工程化线粒体
临床试验显示，通过 MRT 技术可成功阻断线粒体遗传病（“三亲婴儿”出生）。
工程化线粒体在疾病模型中显示出补偿或替代受损线粒体功能的潜力。
3. 高精度线粒体成像与 AI 功能预测
厦门大学黄维院士 & 李林教授团队在线粒体超分辨荧光成像方面取得突破。通过 “FluorogenActivating Human Serum Albumin（人血清白蛋白限域工程）” 的策略，显影剂的发光强度更高，光毒性更低，从而可以更长时间、高质量地成像线粒体。 这一进展对研究线粒体在活细胞中的动力学（融合/分裂）、形态变化非常重要。
基于蛋白质限域荧光效应组装的线粒体纳米显影剂
二、典型应用场景
1. 监测线粒体能量状态
三、活细胞成像：让干细胞“活着被看到”
未来的线粒体研究，将不再仅仅依赖终点数据（固定染色、单时间点测量），而更强调时间维度的信息。
活细胞成像仪 + 自动化批量分析 + 视频，将共同构建线粒体功能的“数字孪生系统”：
不同浓度CCCP处理的Hela细胞的变化（Celloger® Pro， 2X拍摄的HeLa细胞）
未来的干细胞研究，将不再仅仅依赖终点数据，而更强调时间维度的信息。
形态–功能对应示意图
Fang B, Bai H, Zhang J, Shi M, Ge Y, Wang L, Li P, Ding Y, Zhang S, Zhang C, Qu Y, Zhang D, Peng B, Chen X, Li L, Huang W. Fluorogen-Activating Human Serum Albumin for Mitochondrial Nanoscale Imaging. Adv Mater. 2025 Sep;37(35):e2501849. doi: 10.1002/adma.202501849. Epub 2025 May 27. PMID: 40420673.
2025 年，线粒体研究再次成为生命科学的重要热点。无论是线粒体网络的动态重塑、能量代谢调控，还是线粒体在细胞凋亡与应激响应中的作用，全球科研都在探索“细胞动力学可精准干预”的可能。
在这场关于“能量与生命”的探索中，活细胞成像技术正悄然改变科学家们观察生命的方式。通过实时捕捉线粒体的运动轨迹、分裂融合事件及膜电位变化，科研人员得以前所未有地理解细胞功能的核心驱动力，从而推动疾病机理解析与新疗法开发。
一、线粒体研究的最新进展
1. 线粒体碱基编辑与基因组新发现
新型碱基编辑器（DdCBE、TALED 等）提高了线粒体 DNA 精准编辑效率。
发现可能存在第14个蛋白编码基因，挑战了传统13个蛋白的认知。
2. MRT（Mitochondrial Replacement Therapy，线粒体替代疗法）及工程化线粒体
临床试验显示，通过 MRT 技术可成功阻断线粒体遗传病（“三亲婴儿”出生）。
工程化线粒体在疾病模型中显示出补偿或替代受损线粒体功能的潜力。
3. 高精度线粒体成像与 AI 功能预测
厦门大学黄维院士 & 李林教授团队在线粒体超分辨荧光成像方面取得突破。通过 “FluorogenActivating Human Serum Albumin（人血清白蛋白限域工程）” 的策略，显影剂的发光强度更高，光毒性更低，从而可以更长时间、高质量地成像线粒体。 这一进展对研究线粒体在活细胞中的动力学（融合/分裂）、形态变化非常重要。
基于蛋白质限域荧光效应组装的线粒体纳米显影剂
二、典型应用场景
1. 监测线粒体能量状态
- 线粒体是细胞的“发电机”，膜电位是它们是否活跃的标志。
- 利用专门的荧光探针，活细胞成像仪可以“显示”线粒体的电力状态，判断细胞是否能正常工作。
- 当线粒体受损，它们会被细胞清理掉，这一过程叫做线粒体自噬。
- 通过活细胞成像仪，可以直观看到哪些线粒体被清理，速度快不快，帮助理解细胞自我修复能力。
- 活细胞成像仪还能帮助科学家评估新药对线粒体的影响：
- 药物是否会损伤线粒体？
- 线粒体能否适应药物刺激？
- 这对于新药研发、毒理学研究都有很大帮助。
三、活细胞成像：让干细胞“活着被看到”
活细胞成像仪 + 自动化批量分析 + 视频，将共同构建线粒体功能的“数字孪生系统”：
- 全自动记录显微镜画面：实时捕捉细胞内线粒体的动态变化；
- 动态追踪功能变化：从膜电位、ROS 生成到形态变化，揭示线粒体活性与细胞命运决策的关系；
- 量化动态指标：统计线粒体融合/分裂频率、网络结构、受损清除速度，为药物干预和疾病机制提供动态参考。
不同浓度CCCP处理的Hela细胞的变化（Celloger® Pro， 2X拍摄的HeLa细胞）
形态–功能对应示意图
- 活细胞成像仪可以将单个线粒体的动态轨迹与功能指标结合，实现**“从图像到轨迹”**的分析。
- 关键问题：线粒体的功能决策（生存/自噬/融合）往往发生在瞬时应激或药物处理的微环境变化中，传统静态实验无法捕捉。
- 长时程实时观测：
对细胞增殖、迁移、融合、分化过程进行 72小时甚至更长时间 连续拍摄，不破坏培养环境。 - 低光毒性成像：
对干细胞极其重要——避免光照诱导的DNA损伤或分化偏移，使细胞在自然状态下被观察。 - 环境可控性：
恒温、恒湿、5% CO₂，在培养箱内直接观测，实现无干扰实时监测。 - 全自动分析：
结合分析软件，可实现干细胞的分化视频、分裂图片、搭配荧光定量分析不同分化类型的标志物，给发育轨迹提供量化依据。
Fang B, Bai H, Zhang J, Shi M, Ge Y, Wang L, Li P, Ding Y, Zhang S, Zhang C, Qu Y, Zhang D, Peng B, Chen X, Li L, Huang W. Fluorogen-Activating Human Serum Albumin for Mitochondrial Nanoscale Imaging. Adv Mater. 2025 Sep;37(35):e2501849. doi: 10.1002/adma.202501849. Epub 2025 May 27. PMID: 40420673.
相关文章
更多 >