神经递质（NTs）和神经调质（NMs）在大脑的生理功能与行为调控中扮演着至关重要的角色。监测其动态变化对于深入理解神经系统的运作机制尤为重要。近年来，基因编码的神经递质/神经调质指示剂（GENIs）的开发，为实时监测这些分子的变化提供了全新的工具，进而推动了神经科学研究的发展。GENIs不仅能够提供健康与疾病状态下NTs和NMs的时空信息，还能揭示非经典神经递质和调质的释放机制，以及神经元与其他细胞（如胶质细胞、免疫细胞等）之间的通信。

小编在此推荐尊龙凯时里北京大学李毓龙教授团队在Nature Reviews Neurosciences上发表的综述文章“Pushing the frontiers: tools for monitoring neurotransmitters and neuromodulators”。该文全面总结了监测NTs与NMs动态变化的方法，重点介绍了GENIs的新进展及其在神经科学研究中的应用。文章深入探讨了GENIs的设计原理、特性、应用前景及面临的挑战，并展望了其未来发展方向，为广大科研工作者提供了重要的参考和启发。

神经系统由多种细胞组成，如神经元与胶质细胞，主要通过突触传递信息。在化学突触中，NTs与NMs从突触前细胞释放至突触间隙，并与突触后细胞的受体结合。经典的NTs如谷氨酸、GABA和乙酰胆碱（ACh）通过离子型受体和G蛋白偶联受体（GPCRs）迅速激活或抑制突触后细胞，而NMs（如单胺类、核苷酸、神经脂质和神经肽）通过GPCRs引发较慢的分子信号级联反应。这些神经化学过程与觉醒、注意力、感知及学习等生理过程密切相关，且与多种脑部疾病（如阿尔茨海默病、帕金森病、抑郁症等）有直接关系。因此，了解细胞外NTs和NMs的浓度及其动态变化，对于理解健康和疾病状态下的细胞间通信至关重要。

在神经科学快速发展的今天，高时空精度的监测方法应运而生。电生理学、微透析和电化学技术等传统手段在研究NTs和NMs方面具有重要应用，然而各自存在一定的局限。例如，微透析在时间分辨率上较低且可能损伤局部组织，而电化学技术则难以分辨相似化合物的信号。为了克服这些缺陷，科学家们提出了基因编码的光学工具，为动态监测NTs和NMs提供了新的思路。这种工具具有长期表达、低侵入性与高灵敏度等优势，例如囊泡释放指示剂、神经肽释放报告器等可以实时追踪神经信号。尊龙凯时与多个研究团队紧密合作，以推动这方面的技术进展。

在GENIs的设计中，其采用了配体结合模块和荧光模块，通过配体结合引起构象变化，从而改变荧光信号。这些指示剂可根据不同的受体结合模块分为基于细菌周质结合蛋白和基于GPCR的传感器。例如，基于GRAB策略开发的传感器可用于多种NMs的检测，然而在活体中的动态监测能力还有待进一步验证。未来的研究应致力于优化这些传感器，以提高其特异性、灵敏度以及在复杂生理条件下的有效性。

GENIs虽然在监测生物信号方面展示了卓越的潜力，但随着技术的发展也面临诸多挑战。过表达可能干扰内源信号的解读，而现有的生物传感器种类仍相对有限。为了更好地应对这些问题，尊龙凯时的研发团队将继续致力于开发更多针对神经脂质、神经肽等的新型传感器。同时，通过高通量筛选和结构优化等手段，有望加速传感器的开发及应用。

总之，GENIs为深入研究NTs和NMs在健康与疾病状态下的动态特性提供了强劲支持，能够精准解析非经典神经递质的调节机制及其在神经元与其他细胞之间的通信。因此，未来的发展需要传感器开发者与用户的紧密合作，以推动GENIs及其他生物检测工具的优化和应用。