艾锐科技Polar-SIM助力北京大学和河北大学的研究团队在线粒体的脂质极性与膜序研究方向取得重大突破。相关成果于2025年1月3日发表于国际顶尖学术期刊《Advanced Science》。

研究背景

       线粒体作为细胞的能量中心，其膜环境的动态变化对于理解细胞功能至关重要。线粒体内膜的脂质极性和膜序变化与细胞呼吸水平密切相关，但目前对于其高分辨率观察仍面临挑战。传统的脂质分析方法无法实现原位检测，且在分离线粒体膜时容易受到实验条件和纯度的影响，导致脂质成分鉴定的准确性受限。近年来，荧光技术的发展为细胞膜脂质动态研究带来了曙光，但特异性靶向线粒体内膜且适用于多种生物样本的荧光探针仍极为稀缺。

本文主要发现

      该研究开发了一种名为HBimmCue的新型近红外荧光探针，能够特异性地靶向线粒体内膜，并对脂质极性和膜序变化敏感。研究发现，HBimmCue的荧光寿命会随着脂质极性和膜序的变化而变化，且与细胞呼吸水平相关。通过结合荧光寿命成像显微镜（FLIM）技术，研究团队在纳米尺度到小鼠胚胎发育等多个尺度上揭示了线粒体内膜的脂质异质性变化。

具体来说，HBimmCue在不同极性溶剂中的荧光寿命表现出显著差异，并且在脂质体中也随着脂质组成和胆固醇含量的变化而变化。在细胞水平上，HBimmCue能够特异性地定位到线粒体内膜，并通过STED-FLIM成像技术观察到线粒体内膜的纳米尺度极性变化。此外，研究还发现，在受损线粒体被溶酶体清除的过程中，HBimmCue的荧光寿命显著延长，表明脂质极性降低。在神经元和线粒体疾病模型中，HBimmCue揭示了IMM脂质极性和膜序的差异分布，这一发现不仅为研究线粒体功能提供了新的工具，还为理解线粒体相关疾病提供了新的视角。

Polar-SIM系统在文中的主要作用

      在本研究中，艾锐科技的Polar-SIM发挥了重要作用，PolarSIM用于收集和分析线粒体荧光标记的图像，特别是在观察线粒体在细胞内的分布和结构变化方面。具体来说，PolarSIM技术在以下方面发挥了重要作用：

1. 图像采集：Polar-SIM用于拍摄标记有HBimmCue的线粒体超分辨图像，能够清晰展示线粒体结构以及长时程动态变化。

2. 数据前处理与后处理：通过使用Polar-SIM的数据处理工具MRA，可以进一步提升SIM、STED和STED-FLIM超分辨图像质量。这些高质量的超分辨荧光图像对于线粒体的脂质极性与膜序研究提供了重要依据。

Figure S9.  Time-lapse SIM recordings showing mitochondrial tubulation and fission.

Time-lapse 2D-SIM recording of mitochondrial cristae of a COS-7 cell labeled with HBimmCue. The white stellates indicated the mitochondrial tubulation, and the yellow triangle indicated the mitochondrial fission. Scale bars: 1 μm.

图 S9.  显示线粒体管化和分裂的延时 SIM 记录。

用 HBimmCue 标记的 COS-7 细胞线粒体嵴的延时 2D-SIM 记录。白色星状线粒体表示线粒体管化，黄色三角形表示线粒体裂解。比例尺： 1 μm。

结语

      我们对北京大学未来技术学院席鹏教授团队与河北大学高保祥教授团队合作取得的重大突破表示热烈祝贺，并期待未来继续与全球科研人员合作，共同推动生命科学研究的发展。

艾锐科技Airy Technologies公司简介

      艾锐科技Airy Technologies公司致力于开发和提供先进的显微成像技术，如超分辨和共聚焦等，以支持尖端生命科学研究。我们的Polar-SIM技术为研究人员提供了高分辨率、高对比度的活细胞成像结果，帮助他们在细胞和分子水平上进行更深入的研究。我们相信，通过不断的技术创新和合作，艾锐科技将继续为生命科学研究做出重要贡献。

原文链接

http://doi.org/10.1002/advs.202414343