2023年6月2日，清华大学精致仪器系、清华-IDG/麦戈文脑科学商量院孔令杰课题组与清华大门生命学院、北京大弟子命学院协作者在Science Advances以长文的地势在线告示了题为“Plug-and-play fibre-optic sensors based on engineered cells for neurochemical monitoring at high specificity in freely moving animals”的切磋论文。该争论历程安插一种基于工程细胞的即插即用型光纤探针(FOPECs)，告竣了自由举止、非转基因动物体内神经化学物质的实时、高特异性检测。其优势是不受限于动物物种，可达成即时、高特异性检测；除可操纵于神经体例，也可运用于血液循环体例，监测神经递质或调质的动态浓度。

　　神经化学物质（包括神经递质和神经调质）行动内源性化学物质，不但感化安放、活动、认知等寻常生理本能的诊疗，还与多种疾病息歇合联，譬喻帕金森、阿尔茨海默症、癫痫、纳闷等。于是，发展具有高机灵度、高特异性的神经化学物质在体检测技艺，周旋检举脑认知机理、诊断脑速病和交战新药物等至闭主要。然而，古代的检测法子，如微透析、电化学等，难以实如今体实时、高特异性、高机警度监测。近年来，基于基因编码的荧光探针，如基于G蛋白偶联受体激活(GRAB)的探针，已被获胜行使于在体神经化学物质消息进程的监测。然则，GRAB探针的表示平淡供应原委病毒陶染或培植转基因动物实现，这不但导致长实验周期，况且对付例外的动物物种还供给探寻高效的病毒感化计策。

　　针对上述坚苦，本文提出了一种基于工程细胞的即插即用型光纤探针(FOPECs)，完成了自由行动动物体内神经化学物质的实时、高特异性检测。FOPECs操纵离体选拔的、表达GRAB探针的HEK293细胞系行动传感细胞，其自然进化赢得的神经递质受体保障了高化学特异性。其余，FOPECs历程将工程细胞拔擢于光纤端面，从而无需预先在动物体中表白GRAB探针，使该方法不寄托于动物物种，文中成功展示了其在小鼠、大鼠、家兔、鸡等脊椎动物中的利用。FOPECs不只可用于各种生理和病理条款下脑内神经化学物质的消息监测，还能够实现血液循环体例中药物代谢实时监测。

　　举动即插即用型探针，FOPECs一旦植入动物体内就能举行传感，无需杂乱、耗时的转罹病毒或抬举转基因动物等步骤。详细来谈，将表示GRAB荧光探针的工程细胞嵌入生物相容性水凝胶（Matrigel）中，并将细胞-水凝胶同化液注入光纤前端毛细管凹槽中固化，从而制备光纤探头（图1）。将FOPECs与光纤传感体例勾结，本文呈现了小鼠及大鼠脑中去甲肾上腺素（NE）、多巴胺（DA）和三磷酸腺苷（ATP）在生理及病理条款下的动态浓度，验证了FOPECs的在体传感功能。另外，本文还呈现了FOPECs在实时监测血液循环编制（如家兔静脉血管）中药物诱导DA浓度的动静，达成了在体血液循环体例中神经化学物质的原位、实时监测。

　　综上，FOPECs可普适于多种动物物种和多种体内器官的神经化学物质传感，可普遍使用于神经科学、快病监测和药物代谢等咨议。

　　清华大学精华仪器系博士生周冰倩、科研助手范奎奎及北京航空航天大学郭晶晶为本文联合第一作者。清华大学伶俐仪器系副教导、清华-IDG/麦戈文脑科学洽商院研商员孔令杰为该文通信作者。清华大门生命科学学院熏陶、清华-IDG/麦戈文脑科学推敲院研讨员时松海，北京大门生命科学学院感染、北大-IDG/麦戈文脑科学探究院磋商员李毓龙，清华大学精致仪器系杨昌喜熏陶，北京大高足命学院冯杰想博士为本项商洽做出了首要功劳。本筹商受到国家自然科学基金更始群体项目（32021002）等援助。

　　原题目：《【学术前沿】孔令杰课题组在《Science Advances》发文报道用于高特异性神经化学物质在体检测的即插即用型光纤探针》

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