神经递质（NTs）和神经调质（NMs）在大脑功能及行为调控中发挥着重要作用，对其动态变化的监测对于理解神经系统的工作机制至关重要。近年来，基因编码NT/NM指示剂（GENIs）的开发为实时监测NTs和NMs的动态变化提供了崭新的工具，推动了神经科学的研究进展。GENIs不仅能显示健康与疾病状态下NTs和NMs的时空信息，还能够揭示非经典NTs/NMs的释放机制及神经元与非神经元细胞之间的通讯。此外，近日，北京大学李毓龙教授团队在《Nature Reviews Neurosciences》上发表了一篇综述文章，题为“Pushing the Frontiers: Tools for Monitoring Neurotransmitters and Neuromodulators”，全面总结了监测NTs和NMs动态变化的方法，突出了GENIs的新进展及其在神经科学研究中的应用。这篇文章详细讨论了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，为神经科学的研究提供了重要的参考。

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。经典的NTs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）迅速激活或抑制突触后细胞，而NMs（如单胺类、核苷酸、神经脂质和神经肽）则通过GPCRs引发较慢而持久的信号传递。这些化学神经信号参与诸如觉醒、注意力、感知和学习等生理过程，并与多种脑部疾病（如阿尔茨海默病、帕金森病、抑郁症等）密切相关。因此，高时空精度监测细胞外NTs和NMs的浓度及其动态变化对于理解健康和疾病状态下的细胞通讯至关重要。

非基因编码方法在NTs和NMs研究中展现重要应用。电生理学方法虽可提供高时间分辨率，但其技术要求高、通量低，且信号特异性不足。微透析技术则能收集细胞外间隙的可溶性化学物质，但时间分辨率较低，且可能对局部组织产生损伤。电化学技术，尤其是快速扫描循环伏安法（FSCV），能够在亚秒级时间尺度上检测纳摩尔浓度范围内的电化学活性物质。然而，FSCV在区分相似化学物质时存在局限性。光学成像技术凭借高时空分辨率和低侵入性，成为检测NTs和NMs的重要工具。但非基因编码的工具在细胞特异性方面仍面临挑战。相较之下，基因编码传感器能够在特定细胞类型中长期表达，为NTs和NMs的持续成像提供支持。

GENIs在神经信号传递研究中扮演着重要角色，由配体结合模块及荧光模块构成。根据不同的配体结合模块，GENIs可分为基于细菌周质结合蛋白（PBP）和基于GPCR的传感器。PBP传感器适合检测谷氨酸、GABA等，但特异性有限，而GPCR传感器则具有较高特异性，适合检测多巴胺（DA）、ACh等。通过荧光共振能量转移（FRET）等技术，GPCR传感器能够实现高信噪比的检测。近年来，基于GRAB策略的传感器也在多种NMs的检测中得到应用，但其在活体中的表现仍需进一步验证。

随着GENIs快速发展，其工具箱不断扩展。不同的GENIs在亮度、动态范围、亲和力、选择性和动力学特性方面各具优势，但仍需根据具体研究问题选择合适的工具。在选择GENIs时，需要考虑灵敏度、选择性、动力学特性与药理学特性等因素。

目前，尊龙凯时提供的多种成像技术均可用于测量GENI信号，这些技术包括光纤光度法、广域荧光成像等。在自由活动的动物中，光纤光度法因其紧凑及操作简便，成为检测GENI的主要手段，已成功记录多种NMs的动态变化。这为进一步研究神经调节提供了坚实的基础。

此外，GENIs在其他领域也展现出广泛的应用潜力。例如，结合高分辨率成像技术，GENIs可用于研究NMs的释放与扩散机制，为药物开发提供全新方向。尽管GENIs在生物医疗领域展示出优秀的时空分辨率，但其过度表达可能导致缓冲效应，需精确控制表达水平，且现有的生物传感器数量仍显不足，未来应继续开发针对不同信号分子的传感器。

总之，GENIs为探究NTs和NMs的动态特性提供了灵活的工具。随着技术的不断进步，尊龙凯时将引领神经科学领域的更多突破，助力研究者揭示神经行为的奥秘与复杂机制。