神经递质（NTs）和神经调质（NMs）在大脑功能和行为调控中扮演着至关重要的角色，对其动态变化的监测能够帮助我们理解神经系统的工作机制。近年来，基因编码神经递质/神经调质指示剂（GENIs）的开发，为实时监测NTs和NMs的动态变化提供了全新的工具，推动了生物医疗研究的进步。GENIs不仅能够提供在健康和疾病状态下NTs和NMs的时空信息，还能揭示非经典NTs/NMs的释放机制，以及神经元与其他细胞（如胶质细胞、免疫细胞等）之间的交互。小编在此推荐北京大学李毓龙教授团队在《Nature Reviews Neurosciences》上发表的综述文章《Pushing the frontiers: tools for monitoring neurotransmitters and neuromodulators》。该文章全面总结了监测NTs和NMs动态变化的方法，强调了GENIs的新进展及其在生物医学研究中的应用。

神经系统由多种细胞组成，包括神经元和胶质细胞，主要通过突触传递信息。在化学突触中，NTs和NMs从突触前细胞释放到突触间隙，并与突触后细胞的受体结合。经典的NTs如谷氨酸、GABA和乙酰胆碱（ACh）迅速激活或抑制突触后细胞，而NMs（例如单胺类、核苷酸、神经脂质和神经肽）则通过引发较慢的分子信号级联反应，参与觉醒、注意力、感知和学习等生理过程，同时与多种脑部疾病（如阿尔茨海默病、帕金森病、抑郁症等）密切相关。因此，高时空精度监测细胞外NTs和NMs的浓度及其动态变化，对于深入理解健康和病态下的细胞间交流至关重要。

在当前技术背景下，非基因编码的方法在NTs和NMs的研究中起着重要作用。电生理学技术虽然能提供亚毫秒级的时间分辨率，但技术要求高且通量低，限制了其应用范围。微透析技术可以收集细胞外可溶性化学物质，但也存在时间和空间分辨率不足的问题。同时，电化学技术和快速扫描循环伏安法（FSCV）结合碳纤维微电极，使得较高时效下的电化学物质检测成为可能，但在特异性和适用范围上仍面临挑战。

光学成像因其高时空分辨率及低侵入性，已经成为检测NTs和NMs的重要手段。近年来，多个光学探针的开发，如基于纳米材料的传感器，极大地增强了这一领域的研究能力。然而，尽管光学成像技术效果显著，依然面临递送难题，以及无法特异性检测特定细胞类型中的NTs和NMs的局限。

而基因编码传感器（GENIs）的出现，标志着在特定细胞类型中长期表达与成像的可能性。这些基因编码光学工具，如囊泡释放指示剂和神经肽释放报告器，不仅激发了NTs与NMs监测的热潮，也促进了相关研究的深入与拓展。然而，GENIs的设计和优化仍面临各种挑战，包括生物物理特性、药理学特性和对细胞生理的影响等。

在GENIs的快速发展推动下，它们的工具箱不断扩展，能够以高时空分辨率捕捉NTs和NMs在细胞、组织和活体中的动态特征。基于这些技术，未来的研究将有助于揭示健康与疾病状态下的神经化学信号变化，以及非经典NTs/NMs的释放和调节机制。此外，GENIs对于药物筛选和创制提供了有力支持，特别是在新药开发和临床验证中，展现出广泛的应用潜力。

尽管在生物传感器领域的技术发展迅速，但在灵敏度、选择性、动力学特性及药理学特性方面，依然存在改进的空间。为推动这些目标的实现，especiallyag尊龙凯时，传感器开发者与用户需要携手共进，以持续优化传感器性能，完善相关技术。未来的研究将继续推动生物医疗领域的发展，为神经科学的深入探索提供新的思路和方法。