PNAS新工具阐明了多巴胺、阿片类药物和其他神经元信号所使用的途径

　　

密歇根大学的研究人员开发了一种新工具，可以更好地了解多巴胺和肾上腺素等化学物质如何与神经元相互作用。

 这些化学物质是大脑通过G蛋白偶联受体(gpcr)处理的各种信号中的一种。gpcr是一种位于神经元表面的蛋白质，以蛋白质、糖、脂肪甚至光的形式接收信息，从而通知细胞的行为。

 GPCRs参与了大量的生物学功能，使其成为治疗疾病的主要目标;超过三分之一的fda批准的药物靶向gpcr。但为了充分了解各种分子如何与gpcr相互作用，研究人员需要能够以高空间分辨率检测整个大脑中的这些分子。

 密歇根大学生命科学研究所(U-M Life Sciences Institute)的神经科学家王文静(Wenjing Wang)说:“我们这个领域的挑战一直是在详细视图和整个大脑图像之间取得适当的平衡。”

 LSI的李鹏教授说，大多数现有的工具都可以在大脑的一小部分以高空间分辨率或在整个大脑以非常低的分辨率检测到神经调制器。 

他说:“但是我们需要以高分辨率识别对大脑不同区域的神经调节剂有反应的细胞。” 

在发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中，这一研究组公布了一种新的化学工具，可以为三种靶向gpcr的化学物质实现这两个目标。 

Wang在LSI的实验室利用蛋白质工程开发技术，可以检测信号分子如何在大脑中传播，到达特定的神经元并与之相互作用。他们之前创造了一种工具，可以在细胞水平上揭示阿片样物质(另一种GPCR结合伙伴)的存在。 

当检测到该分子时，该工具会在细胞中产生永久性荧光标记。因此，研究人员可以看到被突出显示的特定细胞，以及整个大脑细胞的全貌。 

这项最新的工作扩大了该传感器的用途，以检测多种类型的GPCR激活剂，而不仅仅是阿片类药物。到目前为止，该团队已经在培养的神经元和小鼠模型中用阿片类药物和肾上腺素测试了该工具。该团队还扩展了该工具，使其同时使用绿色和红色荧光，从而能够同时跟踪多个分子。 

“从检测阿片类药物开始，我们现在有了一个工具，我们可以很容易地调节与gpcr相互作用的各种信号，我们的最终目标是同时研究不同信号通路的相互作用。” 

研究小组警告说，虽然该工具提供了信号如何在神经元中传播的重要可视化，以供死后分析，但它不能用于实时跟踪化学物质，因为荧光需要几个小时才能出现。但它确实为提高对神经元信号传导和gpcr作为药物靶点的作用的理解提供了一条新的途径。 

“理想情况下，我们的目标是能够同时为多种神经调节剂创建一个大脑地图，提供对神经调节部位的全面了解，”Li说，他也是密歇根大学牙科学院的助理教授。