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，即可實時監測多巴胺濃度的動態變化情況。
“這相當于有一個很好的蠟燭，能夠點亮常常看不見、摸不著的多巴胺，通過成像的方法看到其動態變化。”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化，使其具有極高的分子特異性和時空分辨率。此外，還開發出了兩種版本的探針，適用于多巴胺釋放量不同的腦區。
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療和新型藥物研發提供新路徑。業內專家認為，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，為行業研究提供了一個有用工具。
