Учёные визуализируют мозг при помощи белков

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) придумали новый способ визуализации активности мозга – без радиоактивных меток. Это белковый датчик, вблизи которого расширяются кровеносные сосуды, а возникшее изменение кровотока визуализирует МРТ или похожие методы. Подробнее с работой ученых можно ознакомиться в Nаture Communications (либо кратко – на сайте MIT).

 Сейчас, чтобы визуализировать  молекулы в мозге, в основном используют радиоактивные метки. Всё, что нужно – заменить какой-либо атом молекулы на радиоактивный изотоп, а потом зарегистрировать излучение от него методом сцинтиграфии, позитронно-эмиссионной или однофотонной компьютерной томографии. Но у этого способа есть минусы. Во-первых, разрешение у таких снимков довольно низкое. А во-вторых, практически невозможно отследить процесс в динамике.

 01

Исследователи из Массачусетского технологического института предложили использовать модифицированный природный белок – пептид, который связан с геном кальцитонина (CGRP). Это одно из самых сильных сосудорасширяющих веществ, которое активизируется во время мигрени или воспалительных процессов.

Суть в том, что аналог такого природного белка можно связать с агентом, который заблокирует его действие. Так пептид будет освобождаться только при контакте с интересующей нас молекулой. А освободившись от блокирующего агента, он начнет выполнять свою основную функцию – расширять окружающие его кровеносные сосуды, увеличивая кровоток. Эти изменения с легкостью можно зарегистрировать – например, при помощи фМРТ. Так визуализируется участок, где присутствует изучаемая молекула – например, белок или нейромедиатор.

В работе учёные использовали маркеры для обнаружения протеаз – ферментов, разрушающих пептидную связь между аминокислотами в молекуле белка. Их нередко используют как биомаркеры для диагностики рака или болезни Альцгеймера. При введении соединения в мозг крыс CGRP освобождался именно там, где активность протеаз была выше всего. Ну а дальше расширение сосудов, усиление кровотока – все по уже описанной схеме.

Сейчас сотрудники MIT работают над различными модификациями CGRP, которые помогут отследить минимальные концентрации серотонина и дофамина. А ещё надо придумать, как доставлять эти маркеры через гематоэнцефалический барьер, чтобы не приходилось вводить их непосредственно в мозг.

Есть ещё одна интересная идея: вводить в  гены последовательность, кодирующую CGRP, чтобы проследить за активностью этих генов. То есть, если ген включен и активно экспрессируется, маркер также будет выделяться. И расширять сосуды! Это облегчит проведение множества лабораторных исследований.

 

Текст: Любовь Пушкарская

 if-%d0%b2%d0%be%d1%81%d1%81%d1%82%d0%b0%d0%bd%d0%be%d0%b2%d0%bb%d0%b5%d0%bd%d0%be

Molecular imaging with engineered physiology by Mitul Desai, Adrian L. Slusarczyk, Ashley Chapin, Mariya Barch & Alan Jasanoff in Nature Communications. Published 2 Dec 2016

DOI: 10.1038/ncomms13607

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *