GRAB神经递质荧光探针

GRAB神经递质荧光探针特点：

1. 高灵敏度；

2. 高特异性；

3. 高时间空间分辨率；

4. 非侵入性；

5. 无需另外搭建检测设备，与钙信号检测系统一致。

大脑复杂功能的实现离不开神经元之间高效特异的信息交流和整合。神经调质作为重要的生物小分子，参与了神经元间化学突触介导的信息传递过程。已知的重要神经调质如乙酰胆碱、多巴胺及神经肽等参与了包括发育、信息感知、运动调节以及大脑高级认知行为等多种生理学功能。与其重要性相对应，神经调质的异常也与帕金森症、老年痴呆症、成瘾及癫痫等重大疾病相关。因此，了解大脑功能背后的机理离不开对于神经调质的研究。传统的直接测量法无法实现单个细胞水平的递质检测，且检测特定神经递质的特异性不够高,时间和空间精度也较差，为克服神经递质检测的技术瓶颈，北京大学李毓龙研究员课题组开发了新型荧光成像探针，用于在高时间和空间尺度上解析神经系统的复杂功能。
 

GRAB探针构建的基本原理是：将G蛋白偶联受体（GPCR）与配体（神经递质）结合后的构象变化与荧光蛋白的荧光信号变化相偶联，用荧光成像的方法检测神经递质的释放。在 GPCR 中存在一段配体结合后构象改变最显著的区域，将循环重排荧光蛋白插入到该区域中，形成融合蛋白；一旦特定神经递质释放激活 GPCR 并使之发生构象改变，此种构象改变会引起与之相连的荧光蛋白也发生构象改变，最终改变其荧光强度。因此，可以利用荧光蛋白的荧光强度变化来指示神经递质的浓度的动态变化。他们将该荧光探针命名为GPCR Activation Based Sensor，简称为GRAB 探针。

GRAB探针原理示意图

李毓龙研究员课题组现已开发出包括已发表的多巴胺（2018，Cell）、乙酰胆碱（2018，Nature Biotechnology）、去甲肾.上腺素（2019，Neuron）在内的超过12种新型GRAB探针，这类探针可以实时精确的检测神经递质的动态变化。研究者可通过转染、病毒注射以及构建转基因动物等手段，将探针表达在多种培养细胞、小鼠脑片或者活体果蝇、斑马鱼、小鼠等各种模式动物中，将原本看不见、摸不着的化学信号变成直观、易测的荧光信号，这使得监测神经递质的动态变化变得更加简单。新型成像探针的出现有助于了解神经递质在特定疾病中的变化，从而为未来的精准医疗和新型药物研发提供了新路径。

多巴胺探针的工作原理及应用示意图
 

枢密科技GRAB神经递质荧光探针列表——北京大学李毓龙研究员课题组特别授权！

参考文献

1. Feng J. et al. (2019). A Genetically Encoded Fluorescent Sensor for Rapid and Specific In Vivo Detection of Norepinephrine. Neuron. 102(4):745-761.

2. Jing M. et al. (2018). A Genetically Encoded Fluorescent Acetylcholine Indicator for In Vitro and In Vivo Studies. Nat Biotechnol. 36(8):726-737.

3. Sun F. et al. (2018). A Genetically Encoded Fluorescent Sensor Enables Rapid and Specific Detection of Dopamine in Flies, Fish, and Mice. Cell. 174(2):481-496.

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