测量体内血清素动态的基因编码传感器

5-羟色胺(5-HT)是人脑中释放的主要激素之一，具有许多基本功能。例如，血清素被认为可以稳定情绪，产生良好的感觉，调节睡眠模式，促进细胞之间的交流。

众所周知，大脑中的5 -羟色胺能信号在许多生理和心理过程中起着至关重要的作用，增加或稳定5 -羟色胺能活动的药物，例如选择性血清素再摄取抑制剂(SSRIs)，通常用于治疗许多精神和生理障碍。

虽然血清素的功能在过去已被广泛研究，但目前对细胞特异性5-HT信号与不同行为相关的理解仍有一定的局限性。这在一定程度上是由于缺乏可靠的方法来测量体内(即活体)血清素水平。

北京大学(Peking University)、弗吉尼亚大学医学院(University of Virginia School of Medicine)和中美两国其他研究机构的研究人员最近开发了一种复杂的基因编码传感器，可用于测量和监测血清素动态。这种传感器，在发表于自然神经科学这将有助于专注于血清素能量信号的研究，同时也使医生能够测量患者大脑中的血清素水平。

研究人员在论文中写道:“血清素(5-HT)是一种系统发育上保守的单胺神经递质，它调节大脑中的重要过程。”“为了直接观察5-HT的释放，我们开发了一种基因编码的g蛋白偶联受体(GPCR)激活的5-HT (GRAB)_{5 -})具有高灵敏度、高选择性、亚秒动力学和亚细胞分辨率的传感器。

过去，这个研究小组和世界各地的其他神经科学家都试图开发传感器它可以检测大脑中不同的神经递质。这些设备中的许多都是基于gpcr激活的(GRAB)传感器，这是一类很有前途的传感器，可以检测高分辨率的神经调节信号。

为了评估传感器的性能和有效性，研究人员首先在培养的细胞上进行了测试。随后，他们用它来检测小鼠大脑切片和普通果蝇(果蝇)中血清素的释放。

“抓_{5 -}检测苍蝇和老鼠在多种生理和病理条件下的5-HT释放，为5-HT信号传导的动力学和机制提供了新的视角，”研究人员在他们的论文中写道。

利用他们开发的传感器，研究人员能够在特定的生理条件下监测活老鼠的5-HT动态，比如在睡眠-觉醒周期。这使得他们证实了之前的研究结果，并对血清素帮助调节老鼠和其他动物睡眠的方式有了新的认识。

最后，研究人员还试图确定他们的传感器是否能检测到精神兴奋剂药物的作用。为了做到这一点，他们使用了亚甲二氧基甲基苯丙胺(MDMA)，一种能增加血清素水平的药物大脑然后用它们的传感器检测血清素的变化。

研究人员在论文中解释说:“腹腔注射MDMA导致5-HT1.0荧光逐渐增加，在1h后达到峰值，然后在接下来的3h逐渐减弱。”“这个时间过程与MDMA在人类和小鼠中的精神刺激效应相当。”

总的来说，结果表明，他们开发的传感器是一种有效和可靠的测量解决方案5 -羟色胺水平和研究血清素在体内随时间的能量动态。在未来，如果进一步改进和测试，传感器可以在研究和医疗设置有价值的应用。

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