Design of genetically encoded sensors for detecting endogenous opioid peptides
用于检测内源性阿片肽的基因编码传感器的设计
基本信息
- 批准号:10682579
- 负责人:
- 金额:$ 33.69万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-09-01 至 2027-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AddressAdverse effectsAgonistAlcohol abuseAnalgesicsAnimal ModelAutopsyBehaviorBiologicalBrainBrain regionCellsCentral Nervous SystemComplementComplexConstipationDetectionDirected Molecular EvolutionEuphoriaFluorescenceGenetic TranscriptionGoalsImage AnalysisKnowledgeLabelLightMapsMental DepressionMethodsMicrodialysisMonitorMusNeuronsOpiate AddictionOpioidOpioid PeptideOpioid ReceptorOpioid agonistPainPathologic ProcessesPeptide ReceptorPeptide Signal SequencesPeptidesPeripheral Nervous SystemPharmaceutical PreparationsPhysiological ProcessesReceptor SignalingRegulationReporterResolutionRespirationRewardsRoleSignal TransductionSleepSpecificityStimulusSystemTimeVirus Diseasesaddictionbiological adaptation to stressbrain tissuebrain volumedesigndetection methodendogenous opioidsimprovedin vivoirradiationmetermu opioid receptorsneural circuitneuronal cell bodyneuronal circuitryneuroregulationnovelopioid epidemicpain reductionrespiratoryresponsesensorside effectspatiotemporaltemporal measurementtool
项目摘要
Design of genetically encoded sensors for detecting endogenous opioid peptides
Opioids that target the mu-opioid receptors (MOR) remain the most effective pain medication but
with severe side effects, such as addiction, constipation and respiratory suppression. The side effects
result from a lack of specificity for the MOR in the pain modulation circuit by currently available opioids.
Since endogenous opioid peptides do not lead to such adverse effects, understanding their role in different
neuronal circuits could advance our knowledge of how opioid peptides act differently, and possibly facilitate
the design of novel pain medications with reduced side effects. To study how endogenous opioid peptides
exert their effects on different neural circuits, we need to detect when and where the endogenous opioid
peptides are released in the brain at a high spatiotemporal resolution and at the circuit level. Microdialysis,
the best available method for detecting opioid peptides in the mouse brain, can detect opioid peptides with
a spatial resolution of ~ 400 µm and a temporal resolution of ~20 minutes. However, neuron somas are ~
20 µm and neuromodulating peptides are usually released and function on the order of seconds to minutes.
There is a need of methods to detect the endogenous opioid peptide release with higher spatiotemporal
resolution. Therefore, we propose to design two classes of opioid sensors: 1) A transcriptional reporter
that will enable the detection of the endogenous opioid peptides at a cellular resolution across a large
volume of the brain tissue for studying how endogenous opioid peptides exert their effects at the circuit
level; 2) Real time fluorescent sensors that will enable the detection of the endogenous opioid peptides
with subcellular spatial resolution and a temporal resolution on the order of seconds. These two sensors
will complement each other to address the long unanswered questions regarding the endogenous opioid
peptide regulation and signaling. For example, what kind of pain and reward stimuli will stimulate the opioid
peptide release? Where exactly are the opioid peptides released at a cellular or sub-cellular resolution in
response to different pain and reward stimuli? How soon after pain or reward stimuli are endogenous opioid
peptides released? Completion of this proposal will contribute to our long-term goal of designing tools to
advance our understanding of the endogenous opioid signaling for designing pain medications with mini-
mum side effects.
用于检测内源性阿片肽的基因编码传感器的设计
针对 mu-阿片受体 (MOR) 的阿片类药物仍然是最有效的止痛药,但
具有严重的副作用,例如成瘾、便秘和呼吸抑制。
这是因为目前可用的阿片类药物在疼痛调节回路中缺乏 MOR 特异性。
由于内源性阿片肽不会导致此类不良反应,因此了解它们在不同方面的作用
神经回路可以增进我们对阿片肽如何不同作用的了解,并可能促进
设计具有减少副作用的新型止痛药,研究内源性阿片肽如何发挥作用。
由于内源性阿片类药物对不同的神经回路发挥作用,我们需要检测内源性阿片类药物何时何地发挥作用
肽以高时空分辨率和微透析在大脑中释放。
检测小鼠大脑中阿片肽的最佳可用方法,可以检测阿片肽
空间分辨率约为 400 µm,时间分辨率约为 20 分钟。然而,神经体是 ~
20 µm 的神经调节肽通常在几秒到几分钟内释放并发挥作用。
需要更高时空检测内源性阿片肽释放的方法
因此,我们建议设计两类阿片类传感器:1)转录报告基因。
这将能够在大范围内以细胞分辨率检测内源性阿片肽
脑组织的体积,用于研究内源性阿片肽如何在回路中发挥作用
2) 实时荧光传感器,可检测内源性阿片肽
这两个传感器具有亚细胞空间分辨率和时间分辨率。
将相辅相成,解决有关内源性阿片类药物的长期悬而未决的问题
例如,什么样的疼痛和奖励刺激会刺激阿片类药物。
肽释放?阿片肽在细胞或亚细胞分辨率下到底在哪里释放?
对不同疼痛和奖赏刺激的反应 疼痛或奖赏刺激后多长时间内源性阿片类药物会产生反应?
完成该提案将有助于我们设计工具的长期目标
我们对内源性阿片类药物提前信号的理解,用于设计具有微型功能的止痛药物
妈妈的副作用。
项目成果
期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Genetically encoded tools for in vivo G-protein-coupled receptor agonist detection at cellular resolution.
用于细胞分辨率体内 G 蛋白偶联受体激动剂检测的基因编码工具。
- DOI:
- 发表时间:2022-12
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Kroning, Kayla E;Wang, Wenjing
- 通讯作者:Wang, Wenjing
Modular Peroxidase-Based Reporters for Detecting Protease Activity and Protein Interactions with Temporal Gating.
基于模块化过氧化物酶的报告基因,用于检测蛋白酶活性和蛋白质与时间门控的相互作用。
- DOI:10.1021/jacs.2c08280
- 发表时间:2022-12-21
- 期刊:
- 影响因子:15
- 作者:Zhou, Guanwei;Wan, Wei Wei;Wang, Wenjing
- 通讯作者:Wang, Wenjing
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