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线粒体活性氧荧光探针的应用场景验证:可行性的实践案例

发表时间:2025-09-30

目前,优化后的线粒体活性氧荧光探针超分辨成像已在三类场景中实现应用,验证了其可行性:

一、内膜嵴mtROS的分布解析

使用“优化型MitoSOXred”(响应时间20ms,光稳定性提升3倍)结合STED成像(脉冲 depletion 激光,功率15mW),成功解析了线粒体嵴的mtROS分布 —— 成像分辨率达50nm,清晰观察到“嵴顶端”的O??浓度(~5μM)显著高于“嵴基部”(~1μM),证实了“呼吸链复合体 III(集中于嵴顶端)是O??主要产生位点”的假说,这一细节无法通过共聚焦成像(300nm分辨率)观察到。

二、活细胞mtROS动态追踪

使用mito-roGFP2-Orp1突变体”(响应时间300ms)结合STORM成像(低功率激发,帧速率1/秒),实现了活细胞12小时内mtROS的动态追踪 —— 观察到“氧化应激初期(0-2小时),mtROS先在膜间隙积累,随后扩散至基质”的动态过程,且光毒性诱导的mtROS升高 < 5%,成像结果与流式细胞术检测的mtROS水平一致,验证了动态成像的准确性。

三、疾病模型mtROS的异常分布检测

“帕金森病细胞模型”(MPTP 诱导的神经元细胞)中,使用“碳点-Mito 探针”结合SIM-拉曼联用成像,发现“病变细胞的线粒体嵴mtROS浓度(~10μM)是正常细胞的3倍,且外膜mtROS泄漏增加”—— 超分辨成像定位了mtROS的异常区域(嵴断裂处),拉曼定量证实了浓度升高,为“mtROS异常导致线粒体嵴损伤”的疾病机制提供了直接证据。

线粒体活性氧荧光探针的超分辨成像具备可行性,其核心是“探针特性与超分辨技术的适配性优化”—— 小分子探针适配STED/SIM 的高分辨率需求,基因编码探针适配STORM的长时间动态成像,纳米颗粒探针适配多模态定量成像;通过探针分子工程、成像参数调控、多技术联用,可有效突破“响应滞后、微环境干扰、光毒性”三大瓶颈,实现mtROS的亚线粒体分辨率(20-100nm)成像。

目前,该技术已在“亚线粒体mtROS分布解析、活细胞动态追踪、疾病模型检测”中验证了实用性,未来随着“更高分辨率超分辨技术(如MINFLUX,分辨率~1-10nm)”与“更优探针(如多色响应探针)”的结合,有望进一步揭示“mtROS的分子级空间分布”与细胞生理病理的关联,为氧化应激相关疾病的机制研究提供新的技术支撑。

本文来源于西安百萤生物科技有限公司官网 http://www.bybiolite.com/

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