分享一篇发表在JACS上的文章，文章的题目为“Molecular Design of SERTlight: A Fluorescent Serotonin Probe for Neuronal Labeling in the Brain”，本文的通讯作者是来自哥伦比亚大学的David Sulzer教授和Dalibor Sames教授，David Sulzer教授的主要研究方向是皮层和基底神经节突触的功能及变化，Dalibor Sames教授的主要研究方向是有机化学合成、分子设计、药理学和神经科学等。
血清素（5-羟色胺）是一种单胺神经递质，可调节多种状态。标准的研究细胞和突触中的5-羟色胺的方法，如微透析和电化学方法，缺乏足够的空间分辨率，使用基因编码的传感器的光学方法，可以实现高灵敏度，高空间分辨率的5-羟色胺检测，但他们需要对组织进行基因操作，而小分子合成化学探针可以作为该方法的补充。作者开发了一类称为荧光假神经递质（FFN）的小分子，作为天然单胺的荧光小分子模拟。但是对于5-羟色胺的FFN一直具有挑战性，本文就以FFN246为原型进行分子设计，合成了一种可以标记小鼠大脑中5-羟色胺神经元细胞体和轴突的不可释放的SERT底物SERTlight。首先，对于原型FFN246，虽然该分子可作为SERT的底物，但其对SERT与多巴胺转运蛋白（DAT）和去甲肾上腺素转运蛋白（NET）没有选择性，同时由于其高亲脂性，具有高的背景荧光。因此为了降低其亲脂性，除去了一个环，以2-喹诺酮作为新的骨架，然后在C3,C4位引入氨乙基，和NH基团共同作为SERT的识别元件，并且在C7位引入给电子基团用于增强荧光。在稳转SERT的Hek-293T细胞中测试，C3位的氨乙基取代展示出SERT活性，后续为了进一步降低亲脂性并提高荧光亮度，还在C6位引入F取代基，得到了最终的表现最好的SERTlight小分子。后续作者进行了SERTlight标记特异性的验证，发现SERT抑制剂可以消除标记，且该分子对45个CNS靶标均未显示结合，具有干净的药理学背景。同时作者还发现SERTlight小分子可以被SERT摄取，但无法被细胞内如囊泡单胺转运蛋白2（VMAT2）转运至囊泡而释放，具体的原因尚不清楚。作者使用SERTlight在小鼠体感皮层体内和体外标记了5-羟色胺轴突，结果表现出具有点状标记的轴突链。最后作者还证明SERTlight可以与5-羟色胺生物传感器GRAB5HT兼容，SERTlight不会阻断神经元释放内源5-羟色胺，也不会干扰GRAB5HT对5-羟色胺的荧光检测。总的来说，作者开发了一种特异性SERT转运标记5-羟色胺的小分子成像工具，该小分子只作为SERT的底物被摄入细胞突触中，无法被细胞释放，提供稳定的荧光标记，此外SERTlight还可以与5-羟色胺传感器GRAB5HT兼容。https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c11617原文引用：DOI: 10.1021/jacs.3c11617
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