Hintergrund und Zielsetzung
Ein Forschungsteam um Glenn Turner vom Janelia Research Campus hat in einer Studie veröffentlicht, dass das Gleichgewicht zwischen erregenden und hemmenden Signalen im Gehirn genauer beobachtet werden kann. Das zentrale Ziel bestand darin, die Messgenauigkeit von GABA‑Konzentrationen in lebenden Tieren zu erhöhen, weil bestehende Methoden entweder zeitlich zu langsam oder chemisch unspezifisch waren.
Entwicklung des verbesserten Sensors
Der neue Sensor iGABASnFR2 basiert auf einer Weiterentwicklung des ursprünglichen iGABASnFR, das 2019 eingeführt wurde. Durch gezielte Mutationen und Optimierungen der Membranbindung wurde die Empfindlichkeit gegenüber GABA gesteigert und die Bildgebung in vivo ermöglicht.
Leistungsmerkmale von iGABASnFR2
Im Vergleich zum Vorgängermodell zeigt iGABASnFR2 eine höhere Membranausdrucksrate, schnellere Reaktionskinetik, größere Bindungsaffinität und einen erweiterten Dynamikbereich. Diese Eigenschaften führen zu deutlich stärkeren Fluoreszenzänderungen, wenn GABA an den Sensor bindet, und erlauben damit Aufnahmen sowohl in Hirnschnitten als auch in frei bewegenden Tieren.
Anwendungen in lebenden Tieren
Mit dem Sensor konnten Forscher GABA‑Signale an Synapsen‑Boutons messen und deren Einfluss auf die visuelle Verarbeitung nachweisen. Zudem gelang erstmals die Aufzeichnung von GABA‑Freisetzung im Kortex von Mäusen während sensorischer Stimulation, wobei die Technik der Fiber‑Photometrie zum Einsatz kam.
Grenzen und zukĂĽnftige Verbesserungen
Trotz der Fortschritte bleibt die Empfindlichkeit für niedrige GABA‑Konzentrationen, die bei tonischer Transmission vorkommen, begrenzt. Die Autoren schlagen vor, lebenszeitbasierte Sensoren zu entwickeln, die unabhängig von der Sensor‑Konzentration quantitative Messungen ermöglichen, sowie rotverschobene Varianten für die gleichzeitige Bildgebung mehrerer Neurotransmitter zu erforschen.
Bedeutung fĂĽr die Neurowissenschaft
Die Möglichkeit, inhibitorische Neurotransmitter in Echtzeit und mit hoher räumlicher Auflösung zu visualisieren, eröffnet neue Wege zur Untersuchung von Erkrankungen, bei denen das Erregungs‑Inhibitions‑Gleichgewicht gestört ist, etwa Epilepsie. Langfristig könnten solche Sensoren zur Entwicklung zielgerichteter Therapien beitragen.Dieser Bericht basiert auf Informationen von eLife, lizenziert unter Creative Commons BY 4.0 (Open Access). Wissenschaftliche Inhalte, offen zugänglich.
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