【五分钟讲实验】国自然热点“线粒体”研究案例分析及最新研究思路分析！

根据 2019 到 2023 年的国自然（部分结果）热点以及年度中标量进行了分析发现，巨噬细胞、线粒体、 铁死亡等相关的研究在近几年热度非常高，关于他们的中标数目也在逐年上升。其中近两年线粒体的研究热度仅次于巨噬细胞，获批国自然经费和数量都很多。 

为什么线粒体会受到如此多的关注？

① 线粒体与“疾病问题”密切相关。一些研究报告指出，线粒体功能障碍可导致许多常见疾病的病理病变，包括神经变性、代谢性疾病、心力衰竭、缺血再灌注损伤和原生动物感染。因此，线粒体是这些高度流行疾病的重要药物靶点。

② 线粒体可以通过多种机制控制细胞死亡，尤其是调节性细胞死亡，如细胞亡、炎性细胞死亡、细胞焦亡、坏死性凋亡等

③ 线粒体延伸方向多，通过文献研究，线粒体研究的文章中关键词包括凋亡、自由基产生氧化应激、线粒体自噬、脂质代谢、衰老、炎症等。

④ 线粒体是存在于几乎所有真核细胞中的圆形或椭圆形细胞器。它通过一系列化学反应为细胞产生能，产生细胞生存和运行所需的能量。除了产生能量，线量，即ATP。线粒体被称为“细胞发电站”粒体还为细胞信号储存钙，产生热量，并参与细胞生长和死亡。

1. 实验材料

① 实验细胞：HT22细胞      

② 器械：超净工作台、CO2培养箱、生物倒置显微镜、台式低速离心机

③ 试剂：0.25% 胰蛋白酶、双抗、胎牛血清、PBS、DMEM培养基、乙醇、甲醛

2. 实验方法

① 用细胞完全培养基稀释乙醇；

② 细胞铺板24h后，弃上清分别加入含不同浓度乙醇/甲醇的培养液；

③ 37℃ 5%CO2培养箱继续孵育；

④ 检测相应炎症和凋亡指标。

3. 评价方法

① ELISA检测细胞炎症因子表达(IL-1、IL-6、IL-18、TNF-α等)；

② 试剂盒检测LDH、SOD、MDA、ATP等；

③ 流式/免疫荧光检测ROS、JC-1、凋亡等；

④ 电镜观察线粒体形态、分光光度法和钙离子荧光探针 FLUO-2/AM 及荧光分光光度法测定线粒体肿胀及游离离子的含量

⑤ 聚合链式反应(PCR)和核酸杂交(Southem Blot)检测mtDNA 缺失突变

⑥ 膜片钳和mPTP法检测粒体渗透性转换孔等。

⑦更多检测方法：

4. 经验总结

1、乙醇诱导HT22损伤，可显微镜下观察细胞形态与状态是否发生变化，诱导时间在48h内即可出现明显损伤；

2、乙醇诱导HT22损伤模型中，作用时间较短，细胞仅出现少量空泡，长期诱导可能会出现大量空泡，空泡是否为脂肪还有待进一步验证。

3、甲醛诱导HT22损伤，可显微镜下观察细胞形态与状态是否发生变化，诱导时间在48h内即可出现明显损伤；

4、甲醛是致癌有机物，操作需谨慎，废液需收集再做处理。

1. 期刊：Cell Res IF：46.297

文章发现在ICI联合紫杉醇的免疫治疗队列中，有应答者的肿瘤样本显示PD-L1显著分布在线粒体上，而无应答者的癌症样本显示PD-L2积聚在肿瘤细胞膜上而不是线粒体上。PINK1通过线粒体自噬将PD-L1募集到线粒体进行降解。紫杉醇通过抑制PINK1依赖性有丝分裂增加ATAD3A的表达，从而破坏PD-L1的蛋白质平衡。

2. 期刊：Nat Cell Biol IF：28.824

文章发现衰老线粒体的电子传递链（ETC）活性和氧化代谢会增强，类似于含有衰老线粒体的细胞的代谢变化，遗传衰老线粒体的后代细胞的能量代谢也会更加活跃。Rieske铁硫蛋白在年轻线粒体中的表达水平显著高于衰老线粒体，抑制RISP表达将降低线粒体呼吸和TCA循环的效率，并可诱导含有衰老线粒体的细胞的代谢重编程，并促进其自我更新。

遗传年轻线粒体的后代细胞中RISP的表达降低导致线粒体呼吸效率降低。研究结果揭示了细胞器老化在细胞命运决定和干燥维持中的重要作用，并为未来探索线粒体老化在癌症和神经退行性疾病中的潜在作用奠定了基础。

3. 期刊：Nat Chem Biol IF：16.174

文章报道了一种小分子化合物S89，它可以特异性激活MFN1并修复多种类型的线粒体损伤。研究发现，S89可以通过延伸线粒体、减少线粒体去极化、缓解线粒体氧化应激和增加线粒体ATP生成来修复线粒体损伤。

此外，在再灌注期间注射S89可以减少小鼠缺血再灌注造成的心肌损伤。S89的功效具有可逆和可控等特点，这也为具有多个同源基因的相关遗传疾病的治疗提供了新的干预思路，即通过进一步激活内源性健康MFN1，可以逆转MFN2的突变缺陷。