5'-三磷酸腺苷 (ATP) 在細胞內(nèi)是能量儲存分子，當被釋放到細胞外，能作為嘌呤能信號分子調(diào)節(jié)多種功能（包括痛覺和睡眠等）。盡管ATP在健康和疾病中發(fā)揮著重要作用，但ATP的釋放和細胞外分布機制知之甚少，尤其是在體內(nèi)。北京大學李毓龍實驗室研發(fā)了一種新型基因編碼的ATP探針GRAB。經(jīng)體外及在體動物檢測，該探針可以很靈敏的檢測細胞外ATP的時空動態(tài)變化。主要結(jié)果：（1）基于GRAB探針設計策略，經(jīng)過系列篩選，研究者以優(yōu)化的hP2Y1受體作為ATP結(jié)合支架，插入循環(huán)重排的綠色熒光蛋白cpEGFP，開發(fā)出新型ATP探針GRAB；（2）在體外培養(yǎng)的HEK293T細胞、原代神經(jīng)元及星形膠質(zhì)細胞中，研究者觀察了ATP1.0探針的特性。ATP1.0探針的特異性好，僅對ATP和ADP有反應。ATP1.0探針能夠在亞秒級別響應胞外ATP濃度的變化，其光譜特性與EGFP類似。表達ATP1.0的神經(jīng)元對外源加入的ATP有～780%的信號響應，～80 nM的親和力 (EC50)；（3）在原代培養(yǎng)的轉(zhuǎn)染ATP1.0的海馬細胞，能夠檢測到機械刺激及低滲透壓刺激引發(fā)的內(nèi)源性ATP釋放。藥理學實驗及突變型探針實驗進一步驗證了ATP1.0檢測信號的特異性。在不給予外界刺激時，ATP1.0也能靈敏地記錄到直徑約為30微米的自發(fā)性ATP釋放事件，表明ATP的釋放具有化學分子特異性和空間特異性；（4）通過對小鼠腹腔注射細菌脂多糖 (LPS) 誘導全身炎癥，使用雙光子顯微鏡下直接觀察視覺皮層中的ATP動力學，研究者發(fā)現(xiàn)，LPS可以誘發(fā)大腦出現(xiàn)強烈和空間特異性的ATP 釋放。說明ATP1.0 傳感器與小鼠體內(nèi)成像兼容，靈敏度和時空分辨率高；（5）研究者進一步開發(fā)了較低親和力、但是反應動力學更快的新型 ATP探針 (ATP1.0-L)。結(jié)論：GRAB探針可以高靈敏度的檢測胞外ATP的時空動態(tài)變化， 從而助力于揭示ATP信號的生理和病理生理作用。（Wu ZF, He KK, Chen Y,. A sensitive GRAB sensor for detecting extracellular ATPand. Neuron, 2022, 110:1-13. 北京大學神經(jīng)科學研究所，付蘇 譯，劉風雨 校）