科学家开发出新一代神经元标签技术 有望解锁人类退行性大脑疾病发生的奥秘

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Ang Chem Int Ed：科学家开发出新一代神经元标签技术 有望解锁人类退行性大脑疾病发生的奥秘( J2 h* l5 }7 m1 |1 r1 }" W/ \
来源：生物谷原创 2024-04-23 12:39
  p; v& q7 S4 |4 W( f" l7 b9 j本研究展示的NeuM技术在神经元膜内的稳定整合，有力促进了对神经元的长期监测和复杂神经元结构的可视化研究，为神经科学领域的深度探索开辟了新的路径。
5 m5 k: C# G: N# n8 }阿尔兹海默病、帕金森疾病和中风是人类三大神经变性疾病，其主要特征为神经元的功能障碍和进行性退化，要深入探究这类神经系统疾病的内在机理并研发创新疗法，关键在于采用一种特殊标记技术，该技术能够在正常生理状态及疾病状态下对神经元结构和功能的变动进行直观可视化的观察和解析。: h3 w! P% U9 S  G
近日，一篇发表在国际杂志Angewandte Chemie International Edition上题为“NeuM: A Neuron-Selective Probe Incorporates into Live Neuronal Membranes via Enhanced Clathrin-Mediated Endocytosis in Primary Neurons”的研究报告中，来自韩国科学技术研究院等机构的科学家们通过开发出了一种名为NeuM（神经元膜选择，Neuronal Membrane-selective）的新一代神经元标签技术，该技术能选择性地标记神经元膜结构，并可视化神经元的结构，同时还能对神经元的变化进行实时监测。
' b* b8 j- g! YNeuM技术突破性地实现了对活体神经元膜结构的选择性标记和可视化呈现，并能实时监控神经元的结构变化。神经元凭借其动态的结构重塑和功能调控，将感知信息传递至大脑中枢，进而影响思维、记忆乃至全身行为。因此，为了应对神经退行性疾病的挑战，亟需发展能针对性标记活性神经元以实现实时监测的新技术。传统的基于基因和抗体的标记手段虽广泛应用于神经元观察，但由于其依赖特定基因表达或蛋白质靶标，往往在精确性和长期追踪上存在局限。
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图片来源：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38062619/( h8 _6 Y2 R3 }1 H- h+ Y
NeuM技术所包含的荧光探针能与活细胞内的神经元膜活性结合，并在特定激光激发下发射荧光信号，从而实现神经元膜结构的可视化。这一特性使得科学家们能够精细解析神经元末梢结构，并在高分辨率水平监测神经元的分化过程及其间的相互作用。* N, c% r, M; v
值得注意的是，NeuM技术成为首个通过内吞作用对活体神经元细胞膜进行染色的技术，对活细胞呈现出高度选择性反应，排除了未经内化的非活性细胞。此外，研究团队成功将神经元的连续观察时间由常规的6小时显著提升至72小时，从而能捕捉到神经元在较长时间尺度内对环境变化作出动态响应的过程。
  S* @: m! d$ O5 Q" l  nNeuM技术有望为当前尚缺乏有效治疗手段的神经退行性疾病，如阿尔茨海默病等，提供新的研究线索和治疗方法。这些疾病通常与毒性蛋白（如淀粉样蛋白）的积累和炎症因子入侵引起的神经元损伤密切相关。通过对神经元变化的精确捕捉，NeuM有助于加速对潜在治疗化合物的有效评估。1 M! Z7 Z* |$ ~9 t
研究者Kim说道，我们所开发的NeuM工具能有效区分衰老和发生退化的神经元，其或许能作为一种非常重要的工具来阐明退行性大脑疾病发生背后的机制并帮助开发新型疗法。未来，研究人员计划通过设计能区分诸如绿色和红色等颜色的荧光波长，从而进一步改善NeuM工具使其能进行更精确地分析。
1 L3 w; R9 t* Y. h, S# A总而言之，本研究展示的NeuM技术在神经元膜内的稳定整合，有力促进了对神经元的长期监测和复杂神经元结构的可视化研究，为神经科学领域的深度探索开辟了新的路径。（生物谷Bioon.com）
+ v1 Y; W0 m0 v* ^0 r参考文献：
# r# C! Q  b* j' `1 aYoonsik Sung, Lizaveta Gotina, Kyu Hyeon Kim, et al. NeuM: A Neuron‐Selective Probe Incorporates into Live Neuronal Membranes via Enhanced Clathrin‐Mediated Endocytosis in Primary Neurons, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202312942
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