神经递质（NTs）和神经调质（NMs）在大脑功能和行为调控中起着至关重要的作用。实时监测它们的动态变化是理解神经系统工作的关键。近年来，基因编码神经递质/神经调质指示剂（GENIs）的开发为这一领域提供了新的监测工具，极大推动了神经科学研究的进展。GENIs不仅能捕捉健康和疾病状态下的NTs和NMs时空信息，还能揭示非经典神经递质和神经调质的释放机制，以及神经元与非神经元细胞之间的相互作用。

我们推荐北京大学李毓龙教授团队在《Nature Reviews Neurosciences》上发表的综述，题为《推动前沿：监测神经递质和神经调质的工具》。该文全面概述了监测NTs和NMs动态变化的方法，特别着重于GENIs的最新进展及其在神经科学研究中的应用。这篇文章深入探讨了GENIs的设计原理、特性、应用前景及其面临的挑战，并展望了未来的发展方向，为神经科学领域的研究提供了重要的启示和参考。

神经系统由多种细胞组成，包括神经元和胶质细胞，主要通过突触传递信息。在化学突触中，NTs和NMs从突触前细胞释放到突触间隙，与突触后细胞的受体结合。经典神经递质如谷氨酸、GABA和乙酰胆碱（ACh）通过离子型受体和G蛋白偶联受体（GPCRs）迅速影响突触后细胞的激活或抑制。而NMs（例如单胺类、核苷酸、神经脂质和神经肽）则引发较慢且扩散式的信号级联反应。

这些化学性神经传递在觉醒、注意、感知和学习等生理过程中发挥重要作用，并且与多种脑部疾病（如阿尔茨海默病、帕金森病、抑郁症等）密切相关。因此，具有高时空精度的监测细胞外NTs和NMs浓度及其动态变化，对于理解健康与疾病状态下的细胞间通信至关重要。

科技的进步依赖于新技术的发展，正如著名生物学家、诺贝尔奖得主Sydney Brenner所言。如今，我们正处于一个以全新时空分辨率追踪NTs和NMs的新时代。在追踪方法方面，非基因编码方法在NTs和NMs的研究中应用广泛。例如，电生理学方法通过离散电极获取信息，尽管这一技术具有高时间分辨率，但其存在技术门槛、通量低以及缺乏分子特异性的问题。

微透析技术能够通过半透膜收集细胞外间隙的可溶性化学物质，具有高分子特异性，但其时间分辨率较低，难以达到亚细胞水平。电化学技术如快速扫描循环伏安法（FSCV）结合碳纤维微电极，能在亚秒级时间尺度上检测电化学活性物质的浓度，尽管它在分子特异性方面仍存在局限。

光学成像方法凭借高时空分辨率逐渐成为检测NTs和NMs的重要工具。近年来，许多光学探针的开发（如化学染料、细胞基传感器等）为这一领域带来了新的机遇。基因编码传感器在特定细胞中提供了持续成像的能力，包括囊泡释放指示剂和钙离子指示剂等。

GENIs作为研究神经信号传递的重要工具，能够将神经化学信号转化为荧光变化。随着这些工具的不断进步，它们的亮度、动态范围和选择性在不断提高，但尚无“全能”传感器，具体问题需要具体工具。

随着GENIs的快速发展，其应用领域不断扩展，优势明显。它们不仅用于研究NTs和NMs的生理功能，还有广泛的应用潜力，如药物研发、非传统模型生物的神经研究等。尽管GENIs已有显著进展，但仍需解决生物传感器相对不足的问题，以满足对新型传感器的需求，欢迎咨询尊龙凯时获取更多产品与服务。

总之，GENIs为研究NTs和NMs在细胞、组织及活体中的动态特性提供了极大的灵活性。未来，通过结合不同的成像技术以及多种前沿工具，尤其是光学传感器和CRISPR-Cas9基因编辑，科学家们将在复杂系统中解析神经信号，推动生物医学和神经科学的研究。