我國(guó)科學(xué)家近期在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上在線發(fā)表一項(xiàng)重要成果。研究人員開發(fā)出一種新型、可基因編碼的多巴胺熒光探針。據(jù)悉，該探針有望成為研究多巴胺相關(guān)神經(jīng)環(huán)路的重要工具，為未來(lái)精準(zhǔn)醫(yī)療和新型藥物研發(fā)提供新路徑。
多巴胺是大腦中一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中調(diào)控一系列關(guān)鍵的神經(jīng)功能，包括學(xué)習(xí)、記憶、注意力、運(yùn)動(dòng)控制等。多巴胺失調(diào)會(huì)導(dǎo)致精神疾病或神經(jīng)退行性疾病，如多動(dòng)癥、精神分裂癥等。多巴胺相關(guān)的神經(jīng)環(huán)路還是成癮藥物如可卡因等的作用靶點(diǎn)。
為更好地研究多巴胺在生理和病理中的作用，研究人員需實(shí)時(shí)檢測(cè)活體內(nèi)特定腦區(qū)的多巴胺信號(hào)變化。然而，傳統(tǒng)檢測(cè)手段由于缺乏足夠的時(shí)間和空間分辨率、難以精確反映神經(jīng)遞質(zhì)的真實(shí)動(dòng)態(tài)信息等缺陷，往往不能滿足研究需求。
為此，北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院李毓龍研究組聯(lián)合多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，開發(fā)出了可基因編碼的多巴胺探針，將對(duì)結(jié)構(gòu)變化敏感的熒光蛋白嵌入多巴胺受體，使多巴胺這一化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為熒光信號(hào)，再結(jié)合現(xiàn)有的成像技術(shù)，即可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)多巴胺濃度的動(dòng)態(tài)變化情況。
“這相當(dāng)于有一個(gè)很好的蠟燭，能夠點(diǎn)亮常常看不見、摸不著的多巴胺，通過(guò)成像的方法看到其動(dòng)態(tài)變化。”北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院研究員李毓龍說(shuō)。據(jù)悉，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)探針進(jìn)行了優(yōu)化，使其具有極高的分子特異性和時(shí)空分辨率。此外，還開發(fā)出了兩種版本的探針，適用于多巴胺釋放量不同的腦區(qū)。
值得關(guān)注的是，由于該探針具有可基因編碼的特性，研究人員還通過(guò)轉(zhuǎn)染、病毒注射等手段，將探針表達(dá)在細(xì)胞、小鼠腦片或活體的果蠅、斑馬魚、小鼠上。利用該探針，他們檢測(cè)到了電刺激小鼠腦片引發(fā)的多巴胺釋放，并在活體果蠅、斑馬魚和小鼠的大腦中檢測(cè)到了與嗅覺刺激、視覺刺激、學(xué)習(xí)記憶、交配行為相關(guān)的多巴胺信號(hào)變化。
李毓龍表示，新型神經(jīng)遞質(zhì)探針的開發(fā)將有助于了解神經(jīng)遞質(zhì)在特定疾病中的變化，從而為未來(lái)的精準(zhǔn)醫(yī)療和新型藥物研發(fā)提供新路徑。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，此項(xiàng)研究巧妙利用了天然的神經(jīng)遞質(zhì)受體與熒光蛋白結(jié)合，研發(fā)出能直接把神經(jīng)遞質(zhì)信號(hào)轉(zhuǎn)換為熒光信號(hào)的高效探針，為行業(yè)研究提供了一個(gè)有用工具。
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