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陈知行课题组ã€é‚¹é¹è¯¾é¢˜ç»„åˆä½œå‘展更温和的远红区膜电ä½æŽ¢é’ˆ
2023å¹?æœ?7日，北京大å¦ç”Ÿå‘½ç§‘å¦è”åˆä¸å¿ƒçš„陈知行课题组和邹é¹è¯¾é¢˜ç»„在Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.æ‚志在线å‘表了最新åˆä½œç ”究æˆæžœâ€?em style="margin: 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: subpixel-antialiased;">Orange/far-red hybrid voltage indicators with reduced phototoxicity enable reliable long-term imaging in neurons and cardiomyocytesâ€ï¼Œä»–们åˆæˆäº†å…‰ç¨³å®šæ€§è‰¯å¥½çš„环辛四烯（COT）修饰的花è染料，æé…çµæ•åº¦ä¼˜å¼‚çš„å¤åˆåž‹è†œç”µä½æŽ¢é’ˆHVI（hybrid voltage indicator），将其å‡çº§ä¸ºæ–°ä¸€ä»£ä½Žå…‰æ¯’性探é’?/strong>。其ä¸ï¼Œæ©™è‰²è§å…‰æŽ¢é’ˆHVI-COT-Cy3 å¯å¯¹ç¥žç»å…ƒè¿›è¡ŒæŒç»?0min的膜电ä½è®°å½•ï¼Œè¿˜èƒ½æœ‰æ•ˆé‰´å®šè¯ç‰©å¯¹ç¥žç»å…ƒå’Œå¿ƒè‚Œç»†èƒžç”µç”Ÿç†çš„å½±å“ï¼›æ¤å¤–，远红色探针HVI-COT-Cy5å¯ä¸Žç»¿è‰²è§å…‰æŽ¢é’ˆè”用，实现神ç»è†œç”µä½ä¸Žé’™ä¿¡å·è¿žç»15 min的并行检测ã€?/span>
　　
　　æ开大脑奥秘的关键在于解æžç»†èƒžé—´çš„通讯机制，特别是神ç»ç”µæ´»åŠ¨ä¿¡å·çš„ä¼ å¯¼ã€‚ç›¸è¾ƒäºŽä¼ ç»Ÿè†œç‰‡é’³æŠ€æœ¯ï¼Œåˆ©ç”¨æˆåƒæ–¹æ³•è®°å½•ç»†èƒžè†œç”µä½å…·æœ‰é«˜é€šé‡ã€éžä¾µå…¥å¼ç‰ä¼˜åŠ¿ï¼Œé€æ¸åœ¨æ£€æµ‹å¯å…´å¥‹ç»†èƒžç”µä¿¡å·çš„时空动æ€å˜åŒ–æ–¹é¢å´éœ²å¤´è§’。基于电压æ•æ„Ÿè›‹ç™½è´¨ä¸Žå°åˆ†åè§å…‰æŸ“æ–™å¤åˆåž‹ç»“æž„çš„è§å…‰è†œç”µä½æŽ¢é’ˆï¼Œåœ¨ç”µåŽ‹çµæ•åº¦ã€å…‰ç¨³å®šæ€§å’Œç»†èƒžç‰¹å¼‚性ç‰æ–¹é¢å±•çŽ°å‡ºæ˜Žæ˜¾ä¼˜åŠ¿ï¼Œæžå¤§åœ°ä¿ƒè¿›äº†å…‰å¦æˆåƒåœ¨æ£€æµ‹ç¥žç»æ´»åŠ¨æ–¹é¢çš„应用ã€?/span>
　　然而，è§å…‰æˆåƒæ‰€éœ€çš„æ¿€å‘光对活细胞å˜åœ¨å›ºæœ‰å…‰æ¯’性，è€?strong style="margin: 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: subpixel-antialiased;">膜电ä½æˆåƒä¸ºäº†èŽ·å–足够高的信噪比，需è¦æ›´é«˜çš„æ¿€å‘光强度，相应导致更明显的光毒性和更迅速的光漂白，从而大大é™åˆ¶äº†è†œç”µä½æˆåƒçš„记录时长。对于神ç»ç§‘å¦ç ”究者和è¯ç‰©å¼€å‘è€…è€Œè¨€ï¼Œæ— è®ºæ˜¯ç ”ç©¶çªè§¦å¯å¡‘性ã€åŠ¨ç‰©è¡Œä¸ºèŠ‚律，抑或是表å¾è¯ç†æ¯’性，往往需è¦è¿žç»æˆ–累积进行长时间的电生ç†è®°å½•ï¼Œè¿™æžå¤§è€ƒéªŒäº†è†œç”µä½æŽ¢é’ˆçš„光稳定性和光毒性ã€?/span>
　　邹é¹è¯¾é¢˜ç»„长期开å‘检测生物信å·çš„化å¦æŽ¢é’ˆï¼ŒçŽ‡å…ˆæ出“å¤åˆåž‹æŽ¢é’ˆâ€æ¦‚念（Angew. Chem. Int. Ed.2018, 57, 3949-3953），使用生物æ£äº¤çš„化å¦æ ‡è®°ç–略将è§å…‰æŸ“料与视紫红质蛋白å¶è”，并通过电致å˜è‰²æ•ˆåº”实现细胞膜电ä½è§‚测（Nat. Chem. 2021, 13, 472-479）。然而，他们在实验ä¸å‘现基于化å¦æŸ“料的è§å…‰æŽ¢é’ˆå¾ˆéš¾é¿å…对神ç»å…ƒé€ æˆå…‰æ¯’性æŸä¼¤ã€‚é™ˆçŸ¥è¡Œè¯¾é¢˜ç»„ä¸€ç›´è‡´åŠ›äºŽæ ¹æ®åŒ–å¦åŽŸç†é‡èº«å®šåˆ¶åŒ–å¦åˆ†å，解决生物å¦ç ”究ä¸â€œæŠ€æœ¯å¡è„–åâ€é—®é¢˜ã€?020年，陈知行课题组å‘è¡¨æ–‡ç« ï¼?em style="margin: 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: subpixel-antialiased;">Chem. Sci. 2020, 11, 8506-8516），应用三线æ€æ·¬ç剂环辛四烯（COT）å¶è”ç–ç•¥åˆæˆäº†çº¿ç²’体探针，首次在活细胞水平上展示了低光毒性探针在超分辨æˆåƒé¢†åŸŸçš„æ½œåŠ›ã€‚å› æ¤ä¸¤ä¸ªè¯¾é¢˜ç»„一æ‹å³åˆï¼Œé’ˆå¯¹è†œç”µä½æˆåƒä¸å…‰æ¯’性这一痛点展开了è”åˆæ”»å…³ã€‚团队通过åˆæˆCOT 修饰的花è染料COT-Cy3å’ŒCOT-Cy5，开å‘了更温和的新型膜电ä½æŽ¢é’ˆHVI-COT，显著改善了膜电ä½æˆåƒçš„光毒性和光稳定性（å›?）ã€?/span>
　　
　　
　　å›? 低光毒性å¤åˆåž‹è†œç”µä½æŽ¢é’ˆæ¦‚念图
　　实验表明，HVI-COT-Cy3çµæ•åº¦ï¼ˆ-33.4±0.8% ΔF/F0 per AP）超越HVI-Cy3ï¼?strong style="margin: 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: subpixel-antialiased;">创下橙色波段膜电ä½æŽ¢é’ˆçµæ•åº¦çš„新记录。å‡å€Ÿä¼˜ç§€çš„光稳定性和轻微的光毒性，HVI-COT-Cy3å¯å¯¹ç¥žç»å…ƒè¿žç»è¿›è¡?strong style="margin: 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: subpixel-antialiased;">30 min 的膜电ä½è®°å½•ï¼Œå¹¶èƒ½åœ¨è¯¥æ—¶é—´çª—å£å†…鉴定多ç§è¯ç‰©å¯¹ç¥žç»å…ƒåŠ¨ä½œç”µä½çˆ†å‘频率影å“（图2）。值得一æ的是，HVI-COT-Cy3的光稳定性是åŒç±»æŽ¢é’ˆVoltron2525çš?0多å€ï¼Œå…‰æ¯’性也明显é™ä½Žã€?/span>
　　
　　å›? HVI探针è§å…‰æ ‡è®°æ–¹æ³•ã€è†œç”µä½å“应原ç†ï¼Œä»¥åŠé•¿æ—¶é—´è®°å½•ç¥žç»å…ƒç”µæ´»åŠ¨ç»“æžœ
　　æ¤å¤–ï¼?strong style="margin: 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: subpixel-antialiased;">HVI-COT-Cy5å¯æé…绿色è§å…‰é’™æŽ¢é’ˆGCaMP6s，在神ç»å…ƒå’Œå¿ƒè‚Œç»†èƒžä¸è¿›è¡Œè¿žç»?5 minçš„åŒè‰²æˆåƒ?/strong>。多色æˆåƒæœ‰åŠ©äºŽç ”究者了解多ç§åŠ¨æ€å˜åŒ–的生ç†ä¿¡å·ä¹‹é—´çš„è”系和差异。未æ¥ï¼ŒHVI-COT-Cy5有望æé…绿色钙探针，以åŒé‡æŒ‡æ ‡è¯„ä»·è¯ç‰©çš„神ç»æˆ–心肌毒性ã€?/span>
　　
　　å›? 利用HVI-COT-Cy5 与GCaMP6s åŒæ¥è®°å½•ç¥žç»å…ƒå’Œå¿ƒè‚Œç»†èƒžç”?钙信å?/span>
　　综上，本文通过对化å¦è§å…‰æŸ“料的修饰改性，针对膜电ä½æˆåƒé¢†åŸŸçš„光毒性痛点，å‘展了更温和的能够长时间记录神ç»å…ƒå’Œå¿ƒè‚Œç»†èƒžç”µä¿¡å·çš„高性能è§å…‰æŽ¢é’ˆï¼Œå®žçŽ°äº†é•¿æ—¶ç¨‹å¤šè‰²æˆåƒå’Œè¯ç†å¦æ£€æµ?/strong>。近年æ¥ï¼ŒåŠŸèƒ½æ€§è†œç”µä½æˆåƒåº”用深度和广度ä¸æ–拓展，æœç€æ›´å¤šæ ·çš„ç ”ç©¶ä½“ç³»ã€æ›´æ·±å±‚的在体观测区域ã€æ›´é•¿çš„记录时长迈进。预计HVI-COT系列探针将æˆä¸ºç ”究者更å¯é 地评估è¯ç‰©å¯¹ç¥žç»å…ƒæˆ–心肌细胞的电生ç†å½±å“çš„é‡è¦å·¥å…·ã€?/span>
　　北京大å¦åŒ–å¦ä¸Žåˆ†å工程å¦é™¢åšå£«åˆ˜ä¹¦å½°ï¼Œå‰æ²¿äº¤å‰å¦ç§‘ç ”ç©¶é™¢ã€åŒ—å¤?清åŽç”Ÿå‘½è”åˆä¸å¿ƒåšå£«ç”Ÿå‡Œé–为该论文的共åŒç¬¬ä¸€ä½œè€…。北京大å¦æœªæ¥æŠ€æœ¯å¦é™¢é™ˆçŸ¥è¡Œç ”究员和化å¦ä¸Žåˆ†å工程å¦é™¢é‚¹é¹ç ”究员为该论文的共åŒé€šè®¯ä½œè€…。该工作得到了北京市科委ã€å›½å®¶è‡ªç„¶ç§‘å¦åŸºé‡‘委ã€ç§‘技部ã€åŒ—京分å科å¦å›½å®¶ç ”究ä¸å¿ƒã€ç”Ÿç‰©æœ‰æœºä¸Žåˆ†å工程教育部é‡ç‚¹å®žéªŒå®¤ã€åŒ—京大å¦IDG/麦戈文脑科å¦ç ”究所和北å¤?清åŽç”Ÿå‘½ç§‘å¦è”åˆä¸å¿ƒçš„资助ã€?/span>
　　
　　原文链接�a href="//www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2306950120" style="margin: 0px; padding: 0px; -webkit-font-smoothing: subpixel-antialiased; outline: none; text-decoration-line: none; color: rgb(19, 19, 19);">//www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2306950120