诺奖解读｜光遗传实现 “光控大脑”，TR-FRET 试剂盒补齐神经信号定量短板

2026 诺贝尔生理学或医学奖重磅揭晓！卡尔·戴瑟罗斯（Karl Deisseroth）、彼得·黑格曼（Peter Hegemann）与格奥尔格·内格尔（Georg Nagel），凭借光遗传学斩获诺奖。这项被誉为“神经元光控开关”的革命性技术，让研究者不再只能观察神经活动的相关性，而是能用毫秒级精准光照，定向激活或抑制特定神经元，建立因果关系，解密记忆、情绪与神经环路的底层机制。

ChR2（通道视紫红质 2，Channelrhodopsin?2）是光遗传最经典的光控阳离子通道。它天然来源于单细胞绿藻，镶嵌在细胞膜上，结合发色团视黄醛：吸收 470 nm 蓝光后，视黄醛异构化、蛋白构象改变、通道打开，允许 Na?、Ca2?、K? 等阳离子流入，使神经元去极化并触发动作电位——撤掉蓝光，通道毫秒级关闭，实现用光精准“开启神经元”。

蓝光激活 ChR2，会产生两层信号：一层是直观的电信号与钙内流；另一层是钙内流逐级触发的下游激酶级联，引发 PKA、ERK、CREB 磷酸化以及 cAMP 等第二信使变化。如何高通量、稳定、定量地读取光刺激之后胞内分子层面的变化？TR-FRET（时间分辨荧光共振能量转移）试剂盒，正是配套光遗传研究的强大检测工具。

?? 本文看点

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原理：TR-FRET 如何抗蓝光背景、免洗定量

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应用：光控 GPCR 与激酶磷酸化定量

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产品：cAMP / 磷酸化试剂盒与耗材清单

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PRINCIPLE

TR-FRET 原理

TR-FRET 基于镧系荧光的时间分辨特性，属于均相免洗检测。它通过延迟采集荧光信号，有效过滤蓝光（约 470 nm）带来的细胞自发荧光与散射光干扰，完美适配光遗传蓝光刺激场景；同时支持 96/384 孔微孔板，非常适合高通量平行实验。区别于 WB 的低通量、GCaMP 的活细胞钙成像，TR-FRET 聚焦光扰动后胞内生化信号的终点定量，把“光控神经元”的电生理事件，转化为可对比的数字信号。

— THUNDER? TR-FRET 检测原理

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APPLICATIONS

核心应用场景

1. 光控 GPCR（optoXR）第二信使定量，解析 G 蛋白信号通路

光遗传不只有 ChR2 离子通道，光控 GPCR（optoXR）可以用光替代天然配体，精准激活 G 蛋白通路。TR-FRET cAMP 试剂盒用于 cAMP 定量检测，可在光照激活 optoXR 后，定量胞内 cAMP 浓度变化，评估不同光照参数、光敏蛋白变体的信号响应；或筛选小分子调节剂，判断化合物对光诱发 GPCR 信号的增强或抑制效果。无需内源配体干扰，直接研究受体本身功能，是神经 GPCR 靶点早期筛选的利器。

THUNDER? cAMP 检测试剂盒

cAMP 检测试剂盒是一种均相时间分辨荧光非辐射能量转移（TR-FRET）竞争性免疫分析法，用于检测细胞在受 GPCR 激动剂或拮抗剂处理后产生的 cAMP。与腺苷酸环化酶偶联的 GPCR，会升高或降低细胞内 cAMP 水平。

— THUNDER? cAMP 检测试剂盒原理

THUNDER? cAMP 检测流程包含两个步骤：首先刺激细胞以升高或降低 cAMP 水平，随后在裂解细胞后采用简便的“加入?孵育?检测”进行 cAMP 检测（仅需两步试剂添加，无需洗涤步骤）。

— THUNDER? cAMP 检测试剂盒检测步骤

该检测基于铕标记的 cAMP 示踪复合物与样品中的 cAMP 之间竞争结合 cAMP 特异性单克隆抗体，后者带有远红光受体荧光素。使用灯（320 或 340 nm）或激光（337 nm）激发供体铕螯合物，可引发从供体到受体的 FRET 效应，在 665 nm 处产生最大 TR-FRET 信号。样品中的游离 cAMP 会与示踪剂竞争结合抗体，导致 TR-FRET 信号降低，因此 665 nm 信号与 cAMP 浓度成反比，数据可用 665 nm 信号值或 665/615 nm 比值表示。

2. 神经元光刺激后，激酶磷酸化水平检测（p-CREB、p-ERK）

蓝光激活 ChR2，神经元去极化、钙离子内流，进一步触发下游激酶级联与转录调控。借助磷酸化蛋白 TR-FRET 试剂盒（p-CREB、p-ERK 等），可以定量光诱发神经放电之后，翻译后修饰的变化水平，帮助研究者回答关键问题：神经元电活动，是否真正耦合 PKA?CREB 转录通路？区分单纯电信号与下游生化转录响应，解析神经活动→基因表达的信号传递链条。

THUNDER? 磷酸化蛋白检测试剂盒

基于双抗体夹心法，两个分别标记荧光 Eu 和 FR 的抗体，识别蛋白磷酸化表位与稳定区表位，产生能量共振转移 FRET（615 nm），进而产生 665 nm 荧光信号，信号强度与磷酸化蛋白浓度成正比。免洗，可高通量，检测灵敏度高、上限宽。

Phospho-CREB (S133)

— THUNDER? Phospho-CREB (S133) 检测原理，流程

— THUNDER? Phospho-CREB (S133) 检测数据

Extreme Phospho-ERK1/2 (T202/Y204)

— THUNDER? Extreme Phospho-ERK1/2 (T202/Y204) 检测原理，流程

— THUNDER? Extreme Phospho-ERK1/2 (T202/Y204) 检测数据

3. 高通量化合物筛选，搭建神经疾病体外细胞模型

将表达 ChR2/optoXR 的稳定细胞株铺入微孔板，梯度加药、程序化光照刺激，再用 TR-FRET 试剂盒量化 cAMP、磷酸化蛋白等指标，评估化合物对光诱导神经信号的调控能力，用于精神、神经疾病靶点药物的高通量初筛。

TR-FRET vs 传统技术，优势一目了然

1

均相免洗，操作简单，减少人为误差

2

时间分辨荧光，抗蓝光背景干扰，适配光遗传体系

3

384 孔高通量，适合批量突变体筛选、化合物库筛选

4

结果定量，数据重复性优于 WB，方便统计 EC50、信号幅度

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属于终点检测，裂解细胞采集信号，无法像 GCaMP 一样活细胞连续实时追踪电信号；更适合体外细胞 / 原代神经元实验，不适合活体脑内原位检测。

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PRODUCTS

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耗材

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