細(xì)胞（尤其神經(jīng)元、心肌細(xì)胞）活化時(shí)，胞內(nèi)鈣離子濃度會(huì)快速瞬時(shí)升高，鈣離子可作為細(xì)胞興奮、信號(hào)傳導(dǎo)的天然標(biāo)志物；鈣成像利用這一特性，通過熒光探針捕捉鈣信號(hào)變化，將細(xì)胞電活動(dòng) / 功能活動(dòng)轉(zhuǎn)化為可視熒光信號(hào)。

GCaMPs 鈣指示劑

近年來，以結(jié)構(gòu)導(dǎo)向設(shè)計(jì)的 GCaMP 在神經(jīng)科學(xué)中應(yīng)用廣泛。GCaMPs 是單個(gè)綠色熒光蛋白 GFP、鈣調(diào)蛋白 CaM 和平滑肌細(xì)胞肌球蛋白輕鏈激酶片段 M13 融合的產(chǎn)物。在 Ca2+ 存在的情況下，CaM 會(huì)和 M13 結(jié)合，大大增加熒光強(qiáng)度。其結(jié)構(gòu)示意圖和成像原理如下圖：

GCaMPs 結(jié)構(gòu)示意圖和 GCaMPs 成像原理

鈣成像檢測(cè)機(jī)制

細(xì)胞靜息狀態(tài)下胞內(nèi)鈣濃度極低，熒光微弱；

細(xì)胞被激活、產(chǎn)生動(dòng)作電位或信號(hào)應(yīng)答時(shí)，外鈣內(nèi)流 / 內(nèi)鈣釋放，Ca2?大量增加；

鈣指示劑與鈣離子結(jié)合，熒光亮度上升，通過顯微鏡 / 活體成像設(shè)備實(shí)時(shí)采集熒光變化，即可原位、動(dòng)態(tài)、大范圍記錄細(xì)胞群體活動(dòng)模式。

鈣成像研究步驟

第一步：選取合適的鈣離子指示劑；

第二步：通過病毒感染的方式將鈣離子指示劑導(dǎo)入目標(biāo)位置；

第三步：記錄鈣離子的動(dòng)態(tài)變化，分析神經(jīng)元活動(dòng)。

GCaMPs 鈣指示劑選擇標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)您的成像實(shí)驗(yàn)選擇相應(yīng)性質(zhì)的 GCaMP，下表是 GCaMP6 和 jGCaMP7 系列探針的特點(diǎn)：