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钙离子成像是当今生命科学领域最重要的技术之一，由于细胞内钙离子的浓度变化往往能够反映细胞的活动状态，故我们能够通过观测其变化表征细胞的活动，其已经被应用在从神经科学到植物生理研究的各学科。

此类技术的核心原理在于基因编码的钙离子指示剂（Genetically Encoded Calcium  Indicators (GECIs)），即以GCaMP蛋白为代表的钙敏感蛋白。当细胞活动增高，增多的钙离子与GCaMP蛋白的结合能够激发绿色荧光大量发放，如此实验人员便可将瞬时的荧光变化采集并记录下来，表征细胞活动。

神经科学是钙离子成像技术应用最为广泛的学科，为配合不断深入的研究，人们也在不断改进钙敏感蛋白，其中最为成熟的当属GCaMP6系列。借助其，我们能够探测单个动作电位带来的钙离子变化，其观测时间可以精确到毫秒级，直至数月持续观察。

不同版本的GCaMP6蛋白特点

虽然GCaMP6已经得到广泛验证，但其仍有大量不足需要改进。最近，我们有幸看到了该领域的最新进展。

2018年10月3日，Hod Dana等在bioRxiv.org预印了他们的最新工作（尚未正式发表，Vivek Jayaraman、Loren L. Looger和Karel Svoboda研究组合作完成），报道了全新一代GCaMP蛋白—jGCaMP7（Janelia GCaMP7，不是曾出现过的G-CaMP7）。值得注意的是，此文的共同第一作者孙一博士，正是刚成立的西湖大学西湖高等研究院基础医学研究所研究员。

本文将重点介绍这个新一代的GCaMP蛋白的特点及其应用，恭喜Hod Dan、孙一等学者的新发现。

和元上海时刻关注科研最新动向，用踏实可靠的服务帮助广大科研人员提供更多、更好的研究工具。

作为国内神经科学领域病毒相关技术服务的排头兵，我们已根据Hod Dana、孙一研究员等人无私公开的jGCaMP7元件信息，制作了该类型病毒载体（直接表达和Cre依赖表达的载体都已上线），为该技术的推广和广大科研人员的研究提供有力支持。

【jGCaMP7的特点】

根据该文披露的公开信息，全新一代jGCaMP7家族包括下述四类不同特点的蛋白，其特点均在列表中简单描述。

表1 几种新型钙离子敏感蛋白的特点

从基本的动作电位刺激诱发的钙成像反应上看，jGCaMP7家族各成员均比上一代GCaMP6的性能有显著提高，在某些能力上，例如单动作电位反应，甚至有5倍以上的差异（图1）。

图1 jGCaMP7蛋白的反应特点

图2 jGCaMP7的体内试验结果

通过果蝇和小鼠的体内测试，作者向我们展示了jGCaMP7带来的高信噪比信号（图2）。此外，与GCaMP6相比，jGCaMP7b能够帮助科研工作者更清楚地看到树突或轴突的活动（图3）。

图3 jGCaMP7b更适合表征树突或轴突的活动变化

【jRGECO1a的特点】

上述第七代GCaMP为我们带来了大量新工具，在此基础上，如果需要观察同一脑区不同细胞的钙离子变化和细胞活动，高效的红色钙敏感蛋白变得尤为重要。

传统的红色钙敏感蛋白是RCaMP系列，2018.5.16日，Neuron杂志刊登了Chengbo Meng等人的重要工作，他们找到了一种新的红色钙敏感蛋白--jRGECO1a。根据文中的结果图（图4），我们可以同时使用两种钙敏感染料，来进行脑内神经元活动的追踪。

图4 jRGECO1a与GCaMP元件结合使用

结语

作为神经科学研究的关键技术之一，钙离子成像为我们认识神经系统立下汗马功劳。随着第七代jGCaMP7的诞生，以及红色钙敏感蛋白jRGECO1a的构建，我们已经能更清晰地监测细胞或细胞亚结果的生理活动。

当下，和元已经准备好上述所有病毒，无论需要直接表达还是需要cre依赖表达的载体，我们欢迎任何合作。

未来，和元将一如既往地关注最新科研进展，做一家真正的、踏实的技术服务公司。