引言

細胞器膜（如內質網、溶酶體、線粒體）存在顯著電化學梯度，其離子通道（如TMEM175、TPC2）和轉運體（如NHE6）通過調控離子流動維持穩態，與癌癥、神經退行性疾病等密切相關。近年技術進步使得在原生環境中直接測量這些膜系統的離子動態成為可能。

直接電生理測量技術

傳統膜片鉗技術已擴展至細胞器膜（如核膜、溶酶體），而固態支撐膜電生理（SSME）通過金電極耦合脂質體，實現了高通量檢測低通量轉運體（如溶酶體PHT1）。自動化設備（如SURFE²R N1?）加速了藥物篩選，例如針對帕金森病相關TMEM175通道的抑制劑開發。

DNA納米傳感器

模塊化DNA探針pHlicKer和RatiNA通過熒光共振能量轉移（FRET）分別定量細胞器內K⁺（20-117 mM）和Na⁺（5-145 mM），揭示了溶酶體離子異質性。這些工具還發現線蟲NHX-5和人類TMEM165等新型轉運蛋白，但需注意其光穩定性與細胞類型依賴性限制。

機械敏感性探針

“翻轉者”染料（如Lyso-Flipper）和光誘導ER機械刺激器（LIMER）通過膜張力變化激活TRPV1/PKD2通道，證實機械力可調控內質網Ca²⁺釋放。類似技術或可拓展至其他細胞器，如線粒體超聲操控。

結論

細胞器離子通量與機械敏感性的研究工具正推動疾病機制解析，未來需開發更穩定、通用的探針以揭示跨膜信號網絡的動態細節。