研究人员开发一种选择性化学致动器，以快速控制神经元活动和行为

化学物质是神经科学的一个相当新的区域，探讨了合成衍生的受体和选择性配体的使用，以临时激活或停用特异性脑区域。这些受体也称为Dreadds（专门由设计者药物激活的设计者受体）。Dreadds现在广泛用于神经科学和生物学，以暂时修改神经活动和行为。

到目前为止，化学生成的执行器最常用于Dreadd实现中的最常用是氯氮平-N-氧化物（CNO）。虽然有时被证明在神经科学研究中有价值的虽然，该执行器具有许多缺点和限制，包括与其背代谢相关的缓慢动作和可能的副作用，以将被发现具有广泛的偏离目标的不同的执行器。效果。

考虑到这一点，日本国家放射科学研究所和北卡罗来纳大学教堂山分校的研究人员最近推出了去氯氯氮平(DCZ)，这是一种新的化学致动器，作用迅速，具有选择性、高亲和力、代谢稳定和脑穿透性。这个新的驱动器，在发表了一篇论文自然神经科学，最终可能被用于快速诱导动物的工作记忆和行为的可逆变化，甚至可能用于人类。

领导这项研究的研究人员之一Takafumi Minamimoto告诉MedicalXpress:“我们调查了DCZ作用的选择性和快速性。”“我们首先将放射性标记的DCZ注射到大脑局部表达dreadd的动物体内，并用正电子发射断层扫描(PET)对它们进行扫描。”

南本和他的同事们在老鼠和猴子身上测试了他们设计的化学致动器。他们记录下神经活动使用两种技术的DCZ注射后的动物：双光子钙成像，用于猴子的小鼠和电生理学。

注射的DCZ迅速渗透到动物的大脑中，选择性地结合和占据Dreadds。此外，研究人员发现，非常低剂量的DCZ的全身注射增加了在几分钟内表达兴奋性Dreadds的神经元的活性，从未使用先前设计的化学致动器，例如CNO。

“DCZ引起的兴奋性远高于100倍高剂量的先前Dreadd致动器（如CNO）所引起的兴奋性，”MinamoImoto表示。“我们还展示了DCZ猴子的行为修改。每次在DCZ注射后，猴子表达预前期皮质中的抑制作用[展示]的工作记忆障碍。重要的是，我们没有发现脱靶行动，这意味着没有神经/行为调制发现没有令人害怕受体的组织/动物。“

南本和他的同事最近进行的研究可能对化学遗传学的应用有广泛的影响。事实上，他们设计的化学致动器克服了CNO的大多数限制，快速、有选择性和有效地发挥作用，没有脱靶效应。

“我们认为，所有DCZ的所有DCZ都会增加可靠性的大益处，即通过去除对潜在的偏离目标反应的担忧，”Minamimoto表示。“与使用宠物成像的无侵入性监测的无侵入性监测的能力，DCZ为快速可靠的神经元调制提供了优越的平台，将神经电路与认知和行为结果的因果作用联系起来。”

由于其可靠性和有效性，DCZ可能很快被广泛用于开展可逆的化学干预措施。除高度可靠且有效外，新的执行器还具有很大的平移潜力，这意味着它可以具有广泛的可能用途。例如，它可用于控制患有癫痫的患者的神经元活动，其具有微创手术。

在他们的下一项研究中，Minamoto和他的同事们希望尝试在其最近的论文中探讨的Dreadd / DCZ系统来修改猴子的特定脑电和基因定义的神经元人群。

“我们计划微调DREADD / DCZ系统，以便在猴子中更具体地调制大脑功能，”Minamimoto说。“For example, visualization of axon terminal DREADD expression combined with local drug application will allow for control of a specific neural circuit. Another example is cell-type specific (e.g., glutamatergic, dopaminergic or etc.) expression and control by the DREADD system."

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