ミトコンドリア研究は「測定技術」で進化した
ミトコンドリアは、形態・代謝・シグナルのすべてがダイナミックに変化するオルガネラです。
そのため、
何を、どの時間軸で、どの解像度で見るか
が研究の成否を大きく左右します。
近年のミトコンドリア研究の加速は、測定技術の進歩そのもの と言っても過言ではありません。
Seahorse解析：エネルギー代謝をリアルタイムで測る
最も広く使われている代謝解析法の一つが Seahorse XF Analyzer です。
この装置では、
- OCR（酸素消費率） → OXPHOS活性
- ECAR（細胞外酸性化率） → 解糖活性
をリアルタイムで測定できます。
典型的なミトコンドリアストレステストでは、
- オリゴマイシン（ATP合成阻害）
- FCCP（脱共役剤）
- ロテノン／アンチマイシンA（電子伝達系阻害）
を順次添加し、
- 基礎呼吸
- ATP産生依存呼吸
- 最大呼吸能
- 予備呼吸能
を定量します。
「OXPHOS依存か、解糖依存か」を一発で可視化できるのが最大の強みです。
膜電位プローブ：ミトコンドリアの“健康度”を見る
ミトコンドリア膜電位（ΔΨm）は、電子伝達系の健全性を反映する重要な指標です。
代表的な蛍光プローブには、
- JC-1：高膜電位で赤、低膜電位で緑
- TMRE / TMRM：膜電位依存的に集積
- Rhodamine 123
などがあります。
これらは、
- フローサイトメトリー
- 共焦点顕微鏡
- ライブセルイメージング
で使用可能です。
膜電位低下は、
- アポトーシス初期
- ミトコンドリア障害
- ミトファジー誘導
の早期指標として非常に有用です。
ミトコンドリア形態解析：融合と分裂を捉える
ミトコンドリアは静的な豆状構造ではありません。
- 細長くネットワーク化（融合優位）
- 断片化（分裂優位）
といった形態変化は、機能状態を強く反映します。
解析手法としては、
- MitoTracker染色
- ミトコンドリア標的蛍光タンパク
- 超解像顕微鏡
が使われます。
形態解析は、代謝・ストレス応答・細胞運命との関連を読み解く重要な情報源です。
ミトコンドリア特異的プロテオミクス
ミトコンドリアは1000種類以上のタンパク質から構成されます。
その全体像を捉えるために、ミトコンドリア特異的プロテオミクス が用いられます。
主なアプローチは、
- 細胞分画によるミトコンドリア精製
- 質量分析による網羅的タンパク同定
- 定量プロテオミクスによる条件間比較
最近では、
- 近接標識（APEX, BioID）
- ストレス条件特異的プロテオーム
など、局所・動的解析 も進んでいます。
mtDNA解析：コピー数と変異を測る
mtDNAに関する解析も重要です。
- コピー数：qPCRで核DNAとの比を測定
- 変異解析：NGSによるヘテロプラスミー評価
- 漏出評価：細胞質画分でのmtDNA定量
これらは、
- 老化
- 炎症
- がん代謝
との関連解析に頻用されます。
技術を組み合わせて「ミトコンドリア像」を描く
単一の手法だけで、ミトコンドリアの全体像を捉えることはできません。
- Seahorseで機能を見る
- 膜電位で健全性を見る
- 形態で状態を見る
- オミクスで分子基盤を見る
これらを組み合わせて初めて、
この細胞のミトコンドリアは
いま何をしているのか
が見えてきます。
まとめ：ミトコンドリアは「測れる」時代に入った
- 機能はリアルタイムで測定できる
- 形態はライブで追跡できる
- 分子構成は網羅的に解析できる
ミトコンドリア研究は、もはや「ブラックボックス」ではありません。
どう測るかを知ることが、どう考えるかを決める 時代です。