新華社北京7月26日電(記者魏夢佳)我國科學家近期在國際權威學術期刊《細胞》上在線發(fā)表一項重要成果。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神經(jīng)環(huán)路的重要工具,為未來精準醫(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,在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中調(diào)控一系列關鍵的神經(jīng)功能,包括學習、記憶、注意力、運動控制等。多巴胺失調(diào)會導致精神疾病或神經(jīng)退行性疾病,如多動癥、精神分裂癥等。多巴胺相關的神經(jīng)環(huán)路還是成癮藥物如可卡因等的作用靶點。
為更好地研究多巴胺在生理和病理中的作用,研究人員需實時檢測活體內(nèi)特定腦區(qū)的多巴胺信號變化。然而,傳統(tǒng)檢測手段由于缺乏足夠的時間和空間分辨率、難以精確反映神經(jīng)遞質的真實動態(tài)信息等缺陷,往往不能滿足研究需求。
為此,北京大學生命科學學院李毓龍研究組聯(lián)合多個研究團隊,開發(fā)出了可基因編碼的多巴胺探針,將對結構變化敏感的熒光蛋白嵌入多巴胺受體,使多巴胺這一化學信號轉化為熒光信號,再結合現(xiàn)有的成像技術,即可實時監(jiān)測多巴胺濃度的動態(tài)變化情況。
“這相當于有一個很好的蠟燭,能夠點亮常常看不見、摸不著的多巴胺,通過成像的方法看到其動態(tài)變化?!北本┐髮W生命科學學院研究員李毓龍說。據(jù)悉,研究團隊對探針進行了優(yōu)化,使其具有極高的分子特異性和時空分辨率。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,研究人員還通過轉染、病毒注射等手段,將探針表達在細胞、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到了與嗅覺刺激、視覺刺激、學習記憶、交配行為相關的多巴胺信號變化。
李毓龍表示,新型神經(jīng)遞質探針的開發(fā)將有助于了解神經(jīng)遞質在特定疾病中的變化,從而為未來的精準醫(yī)療和新型藥物研發(fā)提供新路徑。業(yè)內(nèi)專家認為,此項研究巧妙利用了天然的神經(jīng)遞質受體與熒光蛋白結合,研發(fā)出能直接把神經(jīng)遞質信號轉換為熒光信號的高效探針,為行業(yè)研究提供了一個有用工具。
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