线粒体作为细胞内重要的细胞器，在不同组织、细胞类型和状态下表现出形态和组成上的差异。线粒体具有高度的动态性，能够在细胞中不断融合和分裂，实现线粒体之间的物质交换。动态的线粒体网络可以根据不同细胞或亚细胞区域的代谢需求，实时调整结构和功能。
分离高纯度的线粒体或单个线粒体，并结合蛋白质组学、基因组学等分析方法，可以为线粒体研究提供重要技术支撑。然而，现有的线粒体分离技术存在一些局限性，例如依赖外源表达标签、成本高昂、操作复杂和纯度低等问题，阻碍了线粒体研究的深入开展。
2024年9月26日，南开大学李艳君副教授课题组在期刊Mitochondrial Communications上发表了一篇题为“Innovative methods for isolating highly purified mitochondria essential for biomedical studies”的方法学文章，介绍了两种新型线粒体分离方法，分别用于提取高纯度线粒体和分离异质性线粒体，有效地克服了现有技术的局限性。
第一种方法利用TOMM20抗体偶联的磁珠进行高纯度线粒体分离。TOMM20是一种含量丰富的线粒体外膜蛋白。作者首先筛选了能够与体外系统中线粒体表面TOMM20结合的抗体，并将其与磁珠偶联。利用这种磁珠对从组织和细胞中粗提的线粒体进行进一步纯化。免疫印迹和MitoTracker染色结果表明，该方法分离得到的线粒体纯度极高，且结构完整。该方法具有不依赖外源表达蛋白、适用于多种动物组织和体外培养细胞、得率高、成本相对较低等优点，为内源性线粒体的组学研究提供了重要技术手段。
图1：利用免疫磁珠从细胞和组织中分离线粒体
第二种方法利用流式细胞仪分选异质性线粒体。该课题组之前发现了一种新型亚细胞结构线粒体相关蛋白聚集体（MAPA），该结构脱离于线粒体网络，大小与线粒体相当，含有线粒体蛋白、胞质泛素化蛋白和泛素结合蛋白p62，因此可以被线粒体蛋白和p62同时标记。文章描述了流式细胞仪分选的具体步骤和参数设置。分选后免疫印迹检测结果显示，所得线粒体纯度极高，并且MAPA和线粒体组分之间几乎没有交叉污染。除了MAPA的分选外，该方法还可以根据荧光强度和尺寸大小分离出所需的线粒体亚群，结合后续的精准分析，对于研究异质性线粒体和特定线粒体亚结构具有重要意义。
图2：流式分选异质性线粒体
Yan Huang, et al., Innovative methods for isolating highly purified mitochondria essential for biomedical studies, Mitochondrial Communications, Volume 2, 2024, Pages 90-99
https://doi.org/10.1016/j.mitoco.2024.09.002
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Mitochondrial Communications是一本开放获取的同行评审英文期刊，期刊涵盖了线粒体在基础理论和临床疾病方面的科学和重要问题。期刊主编由南开大学生命科学学院院长陈佺教授担任，期刊荣誉主编由美国费城儿童医院Douglas Wallace教授担任。
线粒体是细胞内的能量工厂，也是解开生命过程和疾病研究的关键因素，Mitochondrial Communications作为一个集结线粒体生物学中前沿性观点的平台，致力于促进以线粒体健康为导向的跨学科研究，旨在快速发表高质量、经过严格同行评审的研究文章、综述及评论。
Mitochondrial Communications不仅关注围绕线粒体功能、结构、动力学、信号传导、基因组、突变、遗传等方面的前沿科学问题，且广泛欢迎涉及线粒体与代谢、衰老、神经退行性疾病、癌症、心血管疾病、免疫系统等领域的科研成果、前沿技术和理论探讨。
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荣誉主编
Douglas Wallace 教授
美国费城儿童医院
期刊主编
陈佺 教授
南开大学生命科学学院院长
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