電気圧に敏感な染料を脳内の特定の細胞や分子に化学的に標的にする

科学分野:

• 神経科学
• 化学生物学
• バイオ物理学

背景:

• 電圧に敏感な光染料 (VSD) は,神経信号の研究に不可欠です.
• VSDのリポフィリックな性質は,脳組織と体内の細胞特異的標的を阻害する.
• 既存の方法は脳内のVSDの正確な局所化のための効率的な戦略を欠いています.

研究 の 目的:

• 脳内の合成VSDを細胞と分子に特異的に標的にするための非遺伝的分子プラットフォームを作成します.
• 標的のニューロン集団で高精度で光学電圧の記録を可能にします.
• VSDのリポフィリシティの限界を克服し,神経科学の研究における有用性を向上させる.

主な方法:

• リポフィルのVSDのダイナミックエンカプセル化のためにデクストランポリマー粒子を利用した.
• 特定のニューロン細胞タイプをネイティブニューロントランスミッション機構を通じてターゲットにするために,高親和性リガンド (例えば,ディクロロパン) を使用します.
• 特定の受容体 (例えば,AMPA型グルタミン酸受容体) の共性ラベリングのためのリガンド指向化学を開発した.

主要な成果:

• ディクロロパンを用いてドーパミナージックおよびノラドレナジック軸突の細胞特異的標的化が実証された.
• PFQXとアチルイミダゾールの化学反応を用いて,AMPA受容体とVSDの共性ラベリングを達成した.
• VSDのバリエーションは 元の染料と同等の電圧感知能力を維持していることが確認されました
• 1光子と2光子顕微鏡を用いて脳組織に光学電圧を記録しました.
• 固有のタンパク質発現レベルに結びついた低フォトン予算下での光学電圧イメージングのための定義された信号制限.

結論:

• 開発された化学ターゲティングプラットフォームは 特定の脳細胞に 精密で遺伝的でないVSDを届けることができます
• このアプローチは,神経科学における細胞特異画像と薬理学の可能性を大幅に拡大します.
• この研究は,神経回路における高度な光学電圧記録のための化学標的化戦略を検証しています.