Kalciumsensorer

Kalciumsensorer är verktyg som används för att mäta kalciumjoner (Ca2+) i biologiska eller kemiska system. Sensorerna omvandlar kalciumbindning till en observerbar signal, oftast i form av fluoroscerande eller luminescerande utgång. De används för att studera kalciumsignalering i celler, neuronal aktivitet, muskelkontraktion och sekretoriska processer, bland annat.

Det finns två huvudkategorier av kalciumsensorer: kemiska indikatorer och genetiskt kodade kalciumsensorer. Kemiska indikatorer är syntetiska molekyler som förändrar sin fluorescens vid olika Ca2+-koncentrationer, exempelvis Fura-2, Fluo-4 och Indo-1. Vissa är ratiometriska och ger signalen vid två olika våglängder för bättre kvantifiering, medan andra är enkelvågliga. Genetiskt kodade kalciumsensorer (GECIs) såsom GCaMP-serien och cameleon möjliggör uttryck i specifika celler eller vävnader och används ofta för långsiktig eller in vivo-imaging. Rödskiftade varianter som jRCaMP utökar möjligheterna i fler färger och applikationer.

Funktionellt bygger de flesta sensorer på kalciumbindning som orsakar en konformationsändring och därigenom en förändring i fluorescensintensitet eller emissionens spektrum. Ratiometriska sensorer jämför emissio­ner vid två våglängder för att minska påverkan av sensorens koncentration och provets optiska egenskaper. Kinetiken och det dynamiska omfången varierar mellan olika konstruktioner och modeller.

Användning omfattar grundforskning i neurovetenskap och fysiologi samt tillämpningar inom klinisk forskning, läkemedelsutveckling och höggenomströmning screening. Viktiga överväganden inkluderar kalibrering mot absolut Ca2+-nivå, fotostabilitet, fototoxicitet, pH-sensitivitet och sensorens buffering av Ca2+ i cellen. Valet av sensor beror på önskad upplösning, hastighet, celltyp och mjukvaruanalys.