Science：我国科学家开发出用于实时脑成像的远红外荧光多巴胺探针

来源：100医药网 2025-06-28 16:01

在一项新的研究中，由北京大学生命科学学院李毓龙（Li Yulong）教授领导的一个多学科研究团队开发了一种远红外荧光多巴胺（DA）探针，可实现对活体大脑中神经递质的实时多路成像。相关研究结果发表在《科学》杂志上。

该研究标志着化学遗传学探针设计领域的重大突破。这种新开发的传感器使研究人员能够以高精度同时追踪多巴胺及其他神经化学信号在多个生物系统中的动态变化。

人类大脑是一个极其复杂的器官，由数十亿个神经元组成，这些神经元通过多种神经递质进行沟通。其中，多巴胺在调节奖励、学习和运动控制方面发挥着核心作用，常与乙酰胆碱、血清素等其他神经化学物质以及钙离子和环腺苷酸（cAMP）等细胞内信使相互作用。

这些成分共同构成一个高度调控的动态信号网络。然而，实时监测活体大脑中多种神经递质的相互作用始终是一项重大技术挑战，这限制了人们对这些信号如何协调行为和认知过程的理解。

尽管现有成像工具可同时捕捉一两种神经递质，但其无法揭示神经化学信号的完整复杂性。这一局限性阻碍了人们对神经递质网络如何调控脑功能，以及其失调如何导致神经和精神疾病的理解。一种能够实现活体多色实时成像多种神经递质的工具，将为基础神经科学和转化研究带来重大突破。

同时监测多种神经化学物质的远红外多巴胺传感器的研制与应用

在这项新的研究中，李毓龙教授团队推出了HaloDA1.0，该技术将cpHaloTag-化学染料方法与基于G蛋白偶联受体激活的策略相结合，实现了对多巴胺的高灵敏度检测、亚秒级响应动力学以及远红外至近红外光谱范围。该探针展现出强烈的荧光响应（最高达900%）、亚秒级动力学特性，且对多巴胺具有高度特异性，同时不与下游信号通路偶联。

至关重要的是，该探针与现有绿色和红色荧光传感器兼容，可实现三色成像。李毓龙教授团队将该系统应用于多种模型，包括培养神经元、急性脑切片、斑马鱼和活体小鼠，实现了对多巴胺与其他神经化学信号（如去甲、血清素、乙酰胆碱、ATP、钙离子和cAMP）的同步追踪。这些实验揭示了在奖励寻求、癫痫活动和药物暴露等行为过程中，神经递质之间的动态相互作用。

HaloDA1.0代表了神经成像领域的一大突破，实现了对活体大脑中多种化学信使的高分辨率实时追踪。它为研究神经递质在健康与疾病状态下的相互作用开辟了新途径，并为开发针对其他神经化学物质的类似远红外探针奠定了基础。

作为一项平台技术，这一创新突破了脑科学研究的边界，可能对理解认知、情感及神经疾病的分子基础产生广泛影响。（100yiyao.com）

参考文献：

Yu Zheng et al, , Science (2025). DOI: 10.1126/science.adt7705.

Lab develops far-red dopamine sensor for real-time brain imaging

https://medicalxpress.com/news/2025-06-lab-red-dopamine-sensor-real.html