阿爾茨海默病、帕金森氏病和中風(fēng)是三大神經(jīng)退行性疾病，其特征是神經(jīng)元功能障礙和進(jìn)行性退化。了解這些神經(jīng)系統(tǒng)疾病的潛在機(jī)制和開發(fā)治療方法需要標(biāo)記技術(shù)，這些技術(shù)不僅可以在正常情況下而且可以在疾病狀態(tài)下可視化神經(jīng)元的變化。

韓國科學(xué)技術(shù)研究院(KIST)腦科學(xué)研究所Kim Yun Kyung教授組和浦項(xiàng)理工大學(xué)Chang Young-Tae博士組共同開發(fā)了新一代神經(jīng)元標(biāo)記技術(shù)NeuM。NeuM(神經(jīng)元膜選擇性)選擇性地標(biāo)記神經(jīng)元膜，可視化神經(jīng)元結(jié)構(gòu)，并允許實(shí)時監(jiān)測神經(jīng)元的變化。這項(xiàng)研究發(fā)表在Angewandte化學(xué)國際版雜志上。

神經(jīng)元不斷改變其結(jié)構(gòu)和功能，將信息從感覺器官傳遞到大腦，調(diào)節(jié)思想、記憶和行為。因此，為了克服退行性神經(jīng)系統(tǒng)疾病，有必要開發(fā)選擇性標(biāo)記活神經(jīng)元以進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測的技術(shù)。然而，目前常用的基于基因和基于抗體的神經(jīng)元標(biāo)記技術(shù)，由于依賴于特定的基因表達(dá)或蛋白質(zhì)，存在準(zhǔn)確性低和長期跟蹤困難的問題。

研究小組通過神經(jīng)元細(xì)胞的分子設(shè)計(jì)開發(fā)的NeuM，具有與神經(jīng)元膜良好的結(jié)合親和力，可以長期跟蹤和高分辨率成像神經(jīng)元。NeuM中的熒光探針利用活細(xì)胞的活性與神經(jīng)元膜結(jié)合，在特定波長的光激發(fā)下發(fā)出熒光信號。

這種神經(jīng)元膜的可視化允許對神經(jīng)元末端結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)觀察，并對神經(jīng)元分化和相互作用進(jìn)行高分辨率監(jiān)測。

NeuM作為第一個通過活神經(jīng)元內(nèi)吞作用染色細(xì)胞膜的技術(shù)，對活細(xì)胞表現(xiàn)出選擇性反應(yīng)性，排除了未內(nèi)化的死細(xì)胞。此外，研究小組還成功地將神經(jīng)元的觀察時間從原來的6小時延長到72小時，從而可以在較長時間內(nèi)捕捉到活神經(jīng)元對環(huán)境變化的動態(tài)變化。

NeuM有望為目前無法治愈的退行性神經(jīng)疾病的研究和治療開發(fā)提供見解。這些疾病，包括阿爾茨海默氏癥，是由于淀粉樣蛋白等有毒蛋白質(zhì)的產(chǎn)生和炎癥物質(zhì)的涌入而導(dǎo)致的神經(jīng)元損傷。NeuM對神經(jīng)元變化的精確觀察可以有效地促進(jìn)候選治療化合物的評估。

Kim博士表示:“此次開發(fā)的NeuM可以區(qū)分衰老和退化的神經(jīng)元，將成為闡明退行性大腦疾病的機(jī)制和開發(fā)治療方法的重要工具。”

未來，我們計(jì)劃通過設(shè)計(jì)能夠區(qū)分綠色和紅色等顏色的熒光波長，對NeuM進(jìn)行更精確的分析。”