Томография позволит следить за активностью генов мозга

Томография позволит следить за активностью генов мозга

Ученые из Калифорнийского технологического института предложили принципиально новый метод наблюдения за активностью генов в глубинных тканях организма, который основан на диффузионной магнитно-резонансной томографии. Препринт статьи был выложен на сайте bioRxiv.

Суть метода заключается в изменении проницаемости клеточных мембран для молекул воды с помощью специальных белков, аквапоринов. Аквапорины в данном случае выступают в роли маркеров — аналогично тому, как сейчас используются флюоресцентные белки. 

Аквапорины представляют собой особое семейство белков, которые встраиваются в мембраны клетки и формируют в ней поры для молекул. Благодаря увеличению количества молекул, проходящих через мембрану клетки, сигнал, который получается при диффузионной томографии, выходит слабее. Если аквапорины экспрессируются вместе с определенным геном, то ученые могут определить уровень активности этого гена по изменению контраста в изображении. Если аквапорины экспрессируются вместе с определенным геном, то ученые могут определить уровень активности этого гена по изменению контраста в изображении.

Чтобы проверить эффективность подхода, ученые внесли гены аквапоринов человека в различные клеточные культуры (глиобластома человека, яичник китайского хомячка, нейробластома мыши). В качестве сравнения исследователи использовали широко используемые в получении изображений экспрессии гены зеленого флуоресцентного белка. Затем клетки были просканированы с помощью диффузионной МРТ.

Новый метод оказался способен довольно точно определить экспрессию генов в клетках в глубинных тканях живого организма, чего нельзя добиться с помощью, например, мечения флюоресцентными белками. Даже при низкой экспрессии белков сигнал становился достаточно слабым для получения контраста. Кроме того, применение аквапоринов в гетерогенных клеточных культурах позволило обнаружить экспрессию генов в очень малом количестве клеток. При этом аквапорины не оказывали токсического эффекта и не влияли на время релаксации протонов — ключевой параметр, анализируемый при получении МРТ-изображений.

Диффузионная МРТ основана на возбуждении молекул воды в сильном электромагнитном поле. Это заставляет множество протонов одновременно производить колебания, что и является сигналом для МРТ. Контрастная картинка получается при отсутствии синхронного колебания между протонами. Когда молекула воды успевает диффундировать на некоторое расстояние, сигнал получается слабее по сравнению с теми участками, где движение воды ограничено. Одним из факторов, который оказывает влияние на сигнал, является диффузия воды через клеточные мембраны. 

Александр Еникеев

N+1

Похожие новости:
Предложена технология выращивания мини-мозга
Учёные Университета Брауна разработали технологию выращивания миниатюрного мозга из ткани центральной нервной системы. Новая разработка позволит учёным проводить различные исследования, не прибегая к использованию для этого мозга животных. Университет Брауна опубликовал в конце прошлой неделе подробное ..
2015-10-07 866 0 Технология
0
Найден эффективный способ выявления рака
Молекулярные биологи из Нидерландского института исследования рака проверили эффективность нового метода выявления жизненно важных генов, основанного на системе CRISPR-Cas9. Оказалось, что с помощью CRISPR можно добиться гораздо лучших результатов с минимальным количеством шума. Исследование опубликовано ..
2016-04-26 799 0 Технология
0
Биологи создали "идеальный" микроб с простейшим набором генов
Биологи создали микроб Syn 3.0, ДНК которого включает в себя всего 473 гена, при этом предназначение 149 из них на данный момент неизвестно. Для сравнения, которое приводит ZN,ua, человеческий геном включает в себя 20-25 тысяч генов, а микроб Mycoplasma genitalium содержит всего ..
2016-03-28 1054 0 Технология
0
Ученые нашли способ исцелять паралич
Ученым из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии удалось превратить костные и жировые клетки взрослых людей в стволовые клетки, которые способны к регенерации любых тканей, включая сломанный позвоночник. Статья вышла в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.По ..
2016-04-05 1258 0 Технология
3
Ученые разработали технологию отображения работы мозга
В современной научной медицинской деятельности немаловажное место занимает исследование головного мозга человека. Шаг на встречу разгадки тонкостей функционирования этого органа сделали ученые университета в Калифорнии. Специально разработанный комплекс визуализации головного мозга позволяет не только получить изображение ..
2014-03-23 910 0 Технология
0
Создан спасающий от рака искусственный белок
Команда биологов из Университета Вашингтона и Университета Тренто создали белок, который способен подавить межклеточные коммуникации внутри раковой опухоли. Это, по мнению исследователей, позволит уменьшить рост злокачественного новообразования и сделать его более уязвимым для лечения. Статья, описывающая ..
2016-07-25 1701 0 Технология
0
Биологи изобрели субклеточное секвенирование РНК
Биологи под руководством известного генетика Джорджа Черча создали метод секвенирования РНК in situ, который позволяет составить карту экспрессии тысяч генов в масштабах от субклеточного уровня до целого мозга или эмбриона. Описание метода опубликовано в Science, кратко о нем можно посмотреть ..
2014-03-04 920 0 Технология
0
Биоинженеры создали печатную плату по образцу человеческого мозга
Биоинженеры Стэнфорда разработали быстрый, энергоэффективный микрочип на основе человеческого мозга. Стэнфордские биоинженеры представили новую печатную плату, которая дает большие возможности в робототехнике. Созданный микрочип в 9000 раз быстрее, чем обычный персональный компьютер и требует меньше энергии. Профессор ..
2014-04-29 1327 0 Технология
0
Нанотехнологии обеспечат безопасную трансфекцию генов
Учёные из Национального института материаловедения (Япония) получили наноплёнки, способные вводить в клетки желаемые гены. Кроме того, показана безопасность и эффективность нового наноматериала в качестве субстрата для осуществления обратимой трансфекции генов. Введение в клетку посторонних генов можно ..
2012-08-28 970 0 Технология
0
Электронные татуировки могут прослушивать сердце плода
Электронный пластырь может анализировать сложные мозговые волны и прослушивать сердце плода. В ближайшее время анализ мозга может значительно упроститься. «Электронные татуировки», содержащие гибкие электронные схемы могут записывать некоторые сложные процессы мозга точно ..
2013-04-27 1944 0 Технология
0
ЕС создаст цифровую модель мозга человека за €1 млрд
Еврокомиссия выделяет космическую сумму, более €1,2 млрд, на вполне земные научные цели: создание максимально точной компьютерной модели человеческого мозга, которая объединит все современные научные знания об этом органе. Над проектом будут работать 80 групп учёных ..
2013-05-29 1033 0 Технология
0
Олимпийцев США ускорят микрополяризацией головного мозга
США повысят производительность нескольких спортсменов на Олимпийских играх в Рио-де-Жанейро при помощи электрической стимуляции головного мозга. Технология в настоящее время не запрещена WADA (Всемирное антидопинговое агентство). Об этом сообщает издание IEEE Spectrum Института инженеров электротехники и электроники США.Метод, ..
2016-08-07 4444 0 Технология
0
Человек с оживленным мозгом умер
Пациент, которому частично вернули сознание спустя 15 лет пребывания в вегетативном состоянии, умер от легочной инфекции через несколько месяцев после лечения. Решение скрыть смерть больного от общественности было раскритиковано рядом специалистов. Об этом сообщает The Guardian.При вегетативном ..
2017-10-09 8032 0 Технология
0
Начаты испытания стимулятора мозга против болезни Альцгеймера
Глубокая стимуляция мозга уже используется для лечения болезни Паркинсона и эпилепсии. Сейчас медики пытаются понять, можно ли применять этот метод для лечения других нарушений, например, болезни Альцгеймера. Учёные из университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University) создали для этой ..
2012-12-11 1133 0 Технология
0
Люди смогут набирать текст силой мысли
Современный мир не стоит на месте, появляется все больше технологий, устройств, позволяющих упростить жизнь человечества. Кто-то создает плавающие автомобили, кто-то разрабатывает новые лекарства, а ученые из США разработали систему, позволяющую писать текст силой мысли. Американский ученый Джонатан Уолпу ..
2014-11-16 1291 0 Технология
0