血清素是中枢神经系统中重要的化学信使。它属于所谓的神经调节剂类别，负责在大脑和整个身体的神经细胞之间传递信息。
特别是，焦虑和抑郁是由大脑中血清素缺乏引起的假设经常使这种化学信使成为科学界关注的焦点。然而，精神疾病与血清素缺乏之间的因果关系尚未得到充分描述。迄今为止一直缺乏合适的方法。
更好地理解神经细胞之间的信号交换
“为了更密切地监测神经递质的释放，近年来开发了各种基因编码传感器，”来自不来梅大学合成生物学工作组的主要作者 Martin Kubitschke 说。
“当其他团队专注于化学信使谷氨酸、多巴胺、去甲肾上腺素和乙酰胆碱时，我们想确切了解血清素在大脑中的功能。当我们开始开发传感器时，无法看到大脑中存在的血清素。 “
研究人员使用一种天然存在的人类 5-HT1A 受体作为新型“sDarken”传感器的框架。该受体在绿色荧光蛋白的帮助下进行了基因改造，以产生荧光特性并发出绿色光。这背后的决定性机制是：一旦血清素停靠在传感器上，它的亮度就会降低。
因此，颜色变深直接表明血清素的活性。由于它是一种基因编码的传感器，任何类型的神经细胞或大脑区域都可以配备这种传感器来可视化血清素动力学。
反应速度快，位置好，光度高
值得注意的是非常好的分辨率，这是在测量过程中在时间和空间上实现的。“借助膜片钳荧光测定法，我们能够确定‘sDarken’在不到一秒的时间内对血清素浓度的变化做出反应，”波鸿鲁尔大学生物与生物技术学院的 Andreas Reiner 教授说。
“'sDarken' 在神经细胞膜中的出色定位有助于我们确定化学信使的空间活动，”通讯作者兼不来梅大学合成生物学工作组负责人 Olivia Masseck 博士补充道。 .“'sDarken' 传感器工作得非常好，我们希望将来能够可视化单个神经细胞脊柱上的活动。”
传感器极其灵敏和特异：即使是最小浓度的血清素也会导致传感器发生光学变化，因此能够被科学家测量。当给予其他神经递质或类似物质时，“sDarken”没有反应。此外，“sDarken”被证明非常坚固，对照片和 pH 稳定，因此满足了长期成像的重要要求。