研究人員開發(fā)出新型“多巴胺熒光探針”助力精準醫(yī)療

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。據悉，該探針有望成為研究多巴胺相關神經環(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遞質，在中樞神經系統中調控一系列關鍵的神經功能，包括學習、記憶、注意力、運動控制等。多巴胺失調會導致精神疾病或神經退行性疾病，如多動癥、精神分裂癥等。多巴胺相關的神經環(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特定腦區(qū)的多巴胺信號變化。然而，傳統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?？床灰?、摸不著的多巴胺，通過成像的方法看到其動態(tài)變化。”北京大學生命科學學院研究員李毓龍說。據悉，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，新型神經遞質探針的開發(fā)將有助于了解神經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)內專家認為，此項研究巧妙利用了天然的神經遞質受體與熒光蛋白結合，研發(fā)出能直接把神經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。