基于线粒体膜电位荧光探针的线粒体膜电位检测技术在近年来取得了诸多进展,主要体现在以下几个方面:
一、新型探针的开发
Mito - EFT:山东第一医科大学陈启鑫研究员团队开发出的 Mito - EFT,以香豆素为基本骨架,能在正电荷引导和线粒体膜电位吸引下,定位到线粒体内膜上。它通过二乙氨基对质子的响应,可逆捕获电子信号传导,可在单个线粒体水平观察到线粒体电子流(Mito - EF)并监测其活性动态变化,为评估线粒体质量和药物筛选提供了有效工具。
HVI - COT 系列:北京大学生命科学联合中心的陈知行课题组和邹鹏课题组合作开发的 HVI - COT 系列探针,通过合成环辛四烯(COT)修饰的花菁染料并搭配复合型膜电位探针 HVI,升级为新一代低光毒性探针。其中橙色荧光探针 HVI - COT - Cy3 可对神经元进行持续 30min 的膜电位记录,并能鉴定药物对神经元和心肌细胞电生理的影响;远红色探针 HVI - COT - Cy5 可与绿色荧光探针联用,实现神经膜电位与钙信号连续 15min 的并行检测。
其他新型探针:如济南大学开发的一种线粒体膜电位荧光探针,其探针对线粒体膜电位响应时荧光波长位移大、对细胞毒性低,合成方法简单、纯化步骤简便,且成功应用于细胞成像,可分辨线粒体膜电位的变化。还有一种线粒体 - 核仁迁移型膜电位荧光探针,也在成像线粒体膜电位方面具有一定的应用前景。
二、现有探针的改进
以JC-10为例,作为JC-1的优越替代物,它改良了溶解性,降低了在水溶液中形成沉淀的可能性;使用更方便,简化了操作步骤,减少了手动操作时间;荧光信号更强,提高了信号与背景荧光的信噪比;结果更稳定,优化了探针以保证更连续和稳定的检测结果。
三、检测技术与设备的发展
随着成像技术的不断进步,高分辨率、高灵敏度的荧光显微镜以及共聚焦显微镜等设备的应用,能够更清晰地观察到线粒体膜电位的变化。同时,流式细胞术与荧光探针的结合,可以对大量细胞的线粒体膜电位进行快速、定量分析,提高了检测效率和准确性。此外,还有一些新技术如荧光共振能量转移(FRET)技术与线粒体膜电位荧光探针相结合,能够更精确地检测线粒体膜电位的微小变化以及在细胞内的动态分布。
四、应用领域的拓展
该检测技术在药物研发中的应用日益广泛,不仅用于筛选具有线粒体毒性的药物,还可评估药物对线粒体功能的影响,为药物作用机制的研究提供重要依据。在疾病研究方面,可用于研究肿liu细胞、神经退行性疾病细胞等的线粒体膜电位变化,有助于深入了解疾病的发生、发展机制。此外,在细胞生物学研究中,对于细胞凋亡、细胞代谢等过程中线粒体膜电位动态变化的监测,也为揭示细胞生命活动的规律提供了有力手段。
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