希望能够瞥见控制大脑活动的分子的科学家已经设计出一种新的探针，可以让他们在不使用任何化学或放射性标记的情况下对这些分子进行成像。

目前，大脑中成像分子的金标准方法是用放射性探针标记它们。然而，麻省理工学院生物工程和大脑与认知科学教授艾伦·亚萨诺夫说，这些探针分辨率低，不易用于观察动态事件。

Jasanoff和他的同事开发了新的传感器，这些传感器由用于检测特定目标的蛋白质组成，这些蛋白质可以扩散直接区域的血管。这产生了可以用磁共振成像(MRI)或其他成像技术成像的血流变化。

“这是一个让我们能够检测出生物学水平较低的大脑分子的想法，并且可以用最终可以用于人体的这些成像剂或造影剂来做到这一点，”Jasanoff说。“我们也可以打开和关闭它们，这对于尝试检测大脑中的动态过程非常关键。”

在自然通讯12月2日出版的一篇论文中，Jasanoff和他的同事使用这些探针来检测称为蛋白酶的酶，但他们的目标是使用它们来监测神经递质的活性，神经递质充当脑细胞之间的化学信使。

该论文的主要作者是博士后Mitul Desai和前麻省理工学院研究生Adrian Slusarczyk。麻省理工学院最近毕业的Ashley Chapin和博士后Mariya Barch也是该论文的作者。

间接成像

为了制造探针，研究人员修改了一种名为降钙素基因相关肽(CGRP)的天然肽，该肽主要在偏头痛或炎症期间起作用。研究人员设计了多肽，使它们被困在一个蛋白质笼中，使它们不与血管相互作用。当肽在脑中遇到蛋白酶时，蛋白酶切开笼子并且CGRP导致附近的血管扩张。用MRI成像这种扩张使研究人员能够确定检测到蛋白酶的位置。

“这些分子不是直接可视化的，而是在体内产生变化，然后通过成像非常有效地可视化，”Jasanoff说。

蛋白酶有时被用作生物标志物来诊断诸如癌症和阿尔茨海默病的疾病。然而，Jasanoff的实验室在本研究中使用它们主要是为了证明它们的方法的有效性。现在，他们正致力于调整这些成像剂，以监测对认知和处理情绪至关重要的神经递质，如多巴胺和5-羟色胺。

为此，研究人员计划修改CGRP周围的笼子，以便通过与特定神经递质的相互作用来移除它们。

“我们希望能够检测到的神经递质水平比我们目前所见的低100倍。我们还希望能够在生物体中使用更少的这些分子成像剂。这是尝试将这种方法引入人们的关键障碍之一，“Jasanoff说。

约翰斯·霍普金斯医学院放射学和放射科学教授杰夫·布尔特(Jeff Bulte)将该技术描述为“原创和创新”，同时补充说，其安全性和长期生理效应将需要更多的研究。