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2026年09月21日，受北大-清华开云手机网页登录页面PI郑鹏里邀请，瑞士洛桑联邦理工学院（École Polytechnique Fédérale de Lausanne, EPFL）物理研究所及跨学院生物工程研究所正教授、实验生物物理实验室（Laboratory of Experimental Biophysics, LEB）负责人Suliana Manley教授带来报告，题为“Connecting and compartmentalizing the mitochondrial collective”。报告围绕线粒体如何在动态重塑、空间分隔与相互连接之间维持功能展开。报告从线粒体分裂、融合和mtDNA复制讲起，介绍智能显微成像与事件驱动采集，随后聚焦线粒体珠化及其与钙离子、膜张力、内膜结构和其他细胞器之间的关系，最后延伸到线粒体间连接、蛋白复合物定量和未来的多尺度研究。

报告题目与主讲人 Suliana Manley

报告的核心问题是理解线粒体如何组成一个不断连接、分隔和重塑的集群，线粒体动态同时参与功能互补、质量控制和压力适应。

报告围绕线粒体动态变化，形成了从现象识别、条件解析到功能机制探究的递进逻辑：先识别线粒体集群中的稀有事件，再通过自适应采集和多模态成像解析事件发生的条件，最后追问这些形态变化如何改变mtDNA分布、损伤隔离和细胞器间协作。并提出成像系统应当适应样品，而不是让样品被固定的采集方案牵着走。

一、线粒体动态与生命周期

线粒体分裂、融合与质量控制

线粒体分裂与增殖、质量控制、mtDNA核样体重新分配以及代谢适应有关，融合则可以促进内容物互补和功能恢复。当这种动态平衡失调时，可能与神经退行性疾病、视神经萎缩、肌萎缩侧索硬化、糖尿病、癌症和心肌病等病理状态相关。

线粒体的生命周期由多个相互协调的过程组成，包括mtDNA复制、内质网参与的收缩、Drp1分裂机器组装以及线粒体运动。mtDNA核样体需要保持相对规律的间距，这既有助于线粒体在分裂时完成遗传物质的传递，也有助于维持局部蛋白质组的稳定。线粒体外周分裂更多与质量控制和线粒体自噬相关，中部区域的分裂则可能与增殖以及mtDNA复制相协调。

那么，是什么决定了线粒体在哪里分裂？mtDNA核样体为什么能够保持相对规律的间距？线粒体又能缩小到什么程度？围绕这些问题，Suliana Manley教授团队展开了进一步研究。

线粒体动态循环及其与细胞功能和疾病的关系

二、智能显微镜与事件驱动采集

线粒体重塑事件并不常见，也很难被捕捉；同时，线粒体对光损伤较为敏感。针对这两个问题，Suliana Manley教授团队提出了“让测量适应样本”的智能显微成像思路。也就是说，图像采集和处理应当相互配合，让显微镜根据样本状态调整采集方案，只获取回答特定问题所需的信息，尽量不打扰其余部分。

智能显微成像由感知、计算和执行三个环节组成。显微镜先感知样本，计算模块识别线粒体的形态或运动事件，控制模块再据此调整激发强度、成像通道、采集速度、观测位置或实验扰动。事件驱动采集（Event-Driven Acquisition，EDA）正是在这一思路下提出的：平时以较低频率进行全局观察，检测到感兴趣的事件后再提高时间分辨率。

智能显微镜的感知 计算与执行闭环

事件驱动采集根据线粒体事件调整成像

三、线粒体珠化与损伤感知

利用该技术，Suliana Manley教授团队观察到了线粒体珠化现象。线粒体珠化是线粒体由连续管状结构转变为串珠状结构的形态过程。报告展示了未诱导条件下发生的可逆珠化，也展示了钙离子流入、钾离子流入、膜通透性改变和低渗冲击等因素对珠化的影响。珠化与内质网—线粒体接触及钙离子信号密切相关，提示它可能是线粒体对局部损伤或力学变化的响应。

钙离子流入与线粒体珠化同步发生

报告提出珠化是一个渗透驱动的形态转变：钙离子内流、膜张力、内膜弹性共同影响珠化的发生、幅度与可逆性。成像结果显示，珠化会改变mtDNA核样体之间及珠状结构之间的距离，说明形态变化能够直接重排线粒体遗传物质的空间关系。

渗透驱动的线粒体珠样化形态转变的工作模型

四、从事件检测到线粒体集群连接

围绕珠化的生理意义，报告提出了损伤感知模型：异质性mtDNA或局部应激可能伴随核样体分裂和内膜分裂，珠状结构可能成为质量控制的最小单元；较小的局部单元更容易被隔离和清除，较大的区域则可能通过互补维持功能。

损伤感知模型

报告还介绍了定量扩增显微镜（qExM）用于估计蛋白复合物丰度，以及利用冷冻电子断层成像观察线粒体间连接（IMJ）和线粒体间拉链连接（IMZJ）。在人T细胞样品中开展的原位冷冻电镜工作，为研究线粒体集群的结构连接提供了新的尺度。

五、未来方向与个人思考

报告最后把线粒体集群研究放入更广的细胞器接触位点框架：动力学问题可通过智能活细胞显微镜研究，结构问题可通过冷冻CLEM和冷冻电镜研究，生理学问题则可结合化学生物学记录器和抑制剂加以解析。

未来可进一步在局部尺度上诱导珠状结构去极化，提升空间事件驱动的自适应采集能力，并扩展事件类型与标注体系，实现对分裂、分支等多类动态过程的同步解析。同时，可引入自监督学习方法，减少对人工标注的依赖。

个人体会是，稀有形态事件并不只是成像中的“异常画面”，它们可能是细胞进行损伤隔离、遗传物质分配和功能互补的关键窗口。将自适应成像与结构、生化和物理模型结合，有望把线粒体的动态形态进一步转化为可检验的细胞生理机制。