次世代グラブネセンサーを使用したin vivoでのノルエピネフリン放出の監視

ノルエピネフリン（NE）は、不可欠な生物原性モノアミン神経伝達物質です。第一世代のNEセンサーは、in vivo、リアルタイム、細胞型固有、および領域固有のNE検出を可能にしますが、その低いNE感度はその有用性を制限します。ここでは、第2世代のGPCR活性化ベースのNEセンサー（GRABNE2MおよびGRABNE2H）を開発しました。特に、これらのセンサーは、自由に動くマウスの光遺伝学的または行動刺激によってトリガーされたNEの放出を検出し、遺伝子座脳と視床下部に堅牢なシグナルを生成します。新規トランスジェニックマウス系統の開発により、睡眠覚醒サイクル全体で、NE放出とカルシウムダイナミクスの両方をデュアルカラー繊維測光を記録しました。さらに、デュアルカラーのメソスコピックイメージングにより、感覚処理と運動中のNEとカルシウムの細胞型特異的時空ダイナミクスが明らかになりました。したがって、これらの新しいグラブンセンサーは、in vivoのNEの正確な時点放出を監視するための貴重なツールであり、NEの生理学的および病態生理学的役割に関する新しい洞察を提供します。

Norepinephrine (NE) is an essential biogenic monoamine neurotransmitter. The first-generation NE sensor makes in vivo, real-time, cell-type-specific and region-specific NE detection possible, but its low NE sensitivity limits its utility. Here, we developed the second-generation GPCR-activation-based NE sensors (GRABNE2m and GRABNE2h) with a superior response and high sensitivity and selectivity to NE both in vitro and in vivo. Notably, these sensors can detect NE release triggered by either optogenetic or behavioral stimuli in freely moving mice, producing robust signals in the locus coeruleus and hypothalamus. With the development of a novel transgenic mouse line, we recorded both NE release and calcium dynamics with dual-color fiber photometry throughout the sleep-wake cycle; moreover, dual-color mesoscopic imaging revealed cell-type-specific spatiotemporal dynamics of NE and calcium during sensory processing and locomotion. Thus, these new GRABNE sensors are valuable tools for monitoring the precise spatiotemporal release of NE in vivo, providing new insights into the physiological and pathophysiological roles of NE.