In 2018 ontwikkelden Lin Tian en haar team bij UC Davis Health dLight1, een enkele op fluorescerende proteïne gebaseerde biosensor. Deze familie van zeer specifieke sensoren detecteert dopamine, een hormoon dat door neuronen wordt vrijgegeven om signalen naar andere zenuwcellen te sturen. In combinatie met geavanceerde microscopie biedt dLight1 real-time beeldvorming met hoge resolutie van de ruimtelijke en temporele afgifte van dopamine bij levende dieren.
Onlangs zijn Tian en haar team erin geslaagd het kleurenspectrum van de dLight1-sensor uit te breiden. In een artikel dat op 7 september in Nature Methods werd gepubliceerd, introduceerden ze twee nieuwe spectrale varianten van dLight1: de gele YdLight1 en de rode RdLight1.
“De nieuwe sensoren zullen onderzoekers helpen om verschillende informatieverwerkingsactiviteiten in de hersenen te detecteren en te volgen”, zegt Lin Tian, universitair hoofddocent biochemie en moleculaire geneeskunde en de hoofdauteur van het onderzoek. “Met de verschillende kleuren zullen we in staat zijn om meerdere neurochemische afgifte en neurale activiteiten tegelijkertijd te zien.”
De RdLight1 maakt de gelijktijdige beoordeling van dopamine, pre- of postsynaptische neuronale activiteit en de glutamaatafgifte in specifieke celtypen en neuronale projecties bij dieren mogelijk. De verhoogde lichtpenetratie en beelddiepte zorgen voor een verbeterde dopaminesignaalkwaliteit. Hierdoor kunnen onderzoekers de afgifte van dopamine optisch ontleden en de effecten ervan op neurale circuits modelleren.
Als neurotransmitter speelt dopamine een belangrijke rol bij beweging, aandacht, leren en het plezier- en beloningssysteem van de hersenen.
“Deze opwindende nieuwe tools hebben een nieuwe deur geopend voor het ontwikkelen van van kleur veranderde neurochemische indicatoren. Samen met andere tools hebben ze een groot potentieel om de mysteries van hersenchemie in gezondheid en ziekte te ontrafelen,” zei Tian. “De kennis die we met deze sensoren opdoen, zal de ontwikkeling van veiligere volgende-generatie therapieën voor neuropsychiatrische aandoeningen zoals depressie, angst, schizofrenie en verslaving vergemakkelijken.”