進階生物科技公司 周家豪經理  

能量代謝為構築生命的主要基礎，生物學的能量是ATP，其來源有二；一為粒線體氧化磷酸化反應、一為糖解作用，兩者各司其職兩相互補。許多研究人員積極的將現有研究與能量代謝做結合。目前已發表文獻已超過14,000篇；大部分研究都是建立在細胞平台基礎之上，其實實驗室若是以動物實驗為主，也可直接使用組織樣本進行測量，其生理意義甚至比細胞樣本更貼近真實的狀況。

組織樣本的偵測須使用特殊的耗材 ”XF24 islet fluxpaks” (XFe24 only)，此耗材將樣本偵測的微室加大，放入組織樣本後蓋上篩網即可進行偵測。樣本準備的基礎是在組織健康良好的基礎下快速微小化，因此建議當天製備當天偵測；若實驗室老鼠規模以百計，建議選擇數隻代表性樣本進行偵測較適當。至於需要放入多少樣本，不同的組織都不一樣，建議實際上機測試以進行優化，並於實驗結束後做蛋白質定量好標準化實驗數據。

大部分的樣本都可以解剖用剪刀進行微小化，但肌肉組織因為其結構的特殊性，所以建議以剝離的方式分離肌肉束，所以肌肉組織的準備會較耗工。(不建議使用均質機，會大範圍的傷害細胞)。2014年，長庚的海馬用戶便搭上卡路里限制飲食的風潮，成功測試中年老鼠肌肉組織能量代謝的轉變。

Late-onset Caloric Restriction Alters Skeletal Muscle Metabolism by Modulating Pyruvate Metabolism;Biogerontology (2014) 15:177–198

從海馬數據可看到沒有限制飲食的中年老鼠，是唯一OCR/ECAR數值降低，表示整體能量代謝從粒線體轉而依賴糖解作用；而這個特徵也伴隨著老鼠肌肉重量的降低，為糖尿病患者的特徵之一。

大部分的組織實驗，樣本進行微小化後即可有效進行基礎代謝偵測。(基礎代謝於海馬儀為basal OCR & basal ECAR，為不進行任何立即注藥的基礎訊號)；因為組織樣本於個體生物內有複雜的反應環境，因此對應的實驗設計(疾病模型、運動模型、藥物或食品模型)通常已可有效反應在基礎代謝之上。若已經熟習海馬實驗的研究人員，希望於組織樣本進行廣為人知的Mito Stress Test or Glycolysis Stress Test，所需面對的挑戰便是立即注入的藥物是否能夠有效進入組織樣本。

目前在文獻發表和台灣實際操作，可確認軟組織(例如腦組織、脂肪組織)的藥物進入效率是較佳的，同時也需要較長的反應時間。

圖示為脂肪組織的粒線體壓力測試Redox Biology 2 (2014) 656–660 ，可觀察到偵測初期等待樣本穩定的時間會較長 (Tissue Equilibration)，待訊號穩定後才將其納做計算起始點，之後依序注入oligomycin, FCCP, Rot/AA；從圖中可看到FCCP & Rot/AA需要較多的偵測次數。而實際藥物需要的最佳濃度也需要測試，變數來自於組織的類型、樣本數量以及樣本的狀態。若為硬組織如腎臟或心肌組織，藥物進入的效果會更差，可能需要額外的穿膜處理。

若希望進一步標準化組織樣本製備的實驗室，可參考STAR Protocols, doi.org/10.1016/j.xpro.2021.100559此文獻以腦組織為例，分兩階段標準化組織樣本。1. 以切片機進行組織活體切片。2. 以Punch擷取固定直徑大小的組織塊。如此可確實標準化實驗流程。

斑馬魚樣本亦可藉由islet fluxpaks進行實驗，在早期的文獻便有實驗室測試不同hpf的斑馬魚所需的上機數量，並可得到穩定的實驗數據。PLoS One; 2011 Sep 29. 6 (9):e25652.

斑馬魚樣本可有效評估各式人體疾病模型和環境毒性；若斑馬魚有Glucose Transporter 10的基因缺失，不但在鏡檢有心臟瘀血的特色外，進行海馬實驗其粒線體面對FCCP壓力的能力也會明顯下降。Hum Mol Genet; 2012 Mar 15. 21 (6):1248-59.

以斑馬魚檢測多環芳香烴(PAH)的環境毒性，可有效評估不同化學成分的毒性。doi: 10.1016/j.taap.2013.05.006.

海馬儀可根據樣本類型進行控溫，以斑馬魚胚胎為例，建議控溫在30度；若斑馬魚已非胚胎，和微環境交換氧氣和產酸的效率也會降低，所以若樣本的hpf不同，也需要再優化實驗條件。

除了常見的細胞樣本，海馬生物能量測定儀還可以偵測如組織、斑馬魚等目標；廣泛來說，只要樣本會耗氧或產酸都可以進行偵測，因此諸如細菌、植物組織、線蟲、酵母菌等也都可以偵測。若您對於能量代謝有興趣，都可以參考官方文獻資料庫https://www.agilent.com/search/?N=4294836537，根據您的需求進行關鍵字搜尋，可以在正式海馬實驗前，做為您實驗設計的參考喔。　

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