水稻科学家利用血液测试来追踪大脑中的基因表达

大脑是身体中受保护最充分的器官，被复杂且几乎无法穿透的特殊血管屏障包裹着。虽然这种特殊的解剖结构可以保护它免受外部入侵，但也使研究人员很难研究特定基因的表达方式以及基因表达的这种变化如何导致疾病。

根据《自然生物技术》 发表的一项研究，现在莱斯大学的科学家们已经开发出一种非侵入性的方法来监测大脑中的基因表达动态，使得研究大脑发育、认知功能和神经系统疾病变得更加容易。

水稻生物工程师Jerzy Szablowski 及其同事设计了一类独特的分子，称为活性释放标记 (RMA)，可 通过简单的血液测试来测量大脑中的基因表达。

“通常情况下，如果你想观察大脑中的基因表达，你必须等待进行尸检分析，”莱斯大学乔治·R·布朗工程学院生物工程助理教授萨布洛夫斯基说。“有一些更现代的神经影像技术可以做到这一点，但它们缺乏追踪特定细胞类型变化的敏感性和特异性。

“通过 RMA 平台，我们可以将合成的基因表达报告基因引入大脑，该报告基因产生一种可以穿过血脑屏障的蛋白质。然后我们可以通过简单的血液测试来测量感兴趣基因的表达变化。”

在注意到大脑会快速清除抗体治疗注射后，萨布洛夫斯基首先考虑了合成基因表达报告基因的可能性。

“每当进行这些注射时，抗体就会消失——它们不会在大脑中停留足够长的时间来进行有效的治疗，”他解释道。“但我们认为抗体疗法的失败可以重新利用，为我们带来优势。如果我们取出负责这种逃逸的抗体部分并将其附着到易于检测的蛋白质上会怎么样?然后我们就可以看到特定基因在大脑中的位置、时间和表达量。”

其他研究人员已经确定，抗体利用新生儿片段可结晶受体(FcRn)穿过血脑屏障，FcRn 是一种以帮助维持全身抗体水平而闻名的基因。利用复杂的生物工程技术，Szablowski 和团队将抗体中帮助其穿过血脑屏障的部分附着到一种常见的报告蛋白上，以利用这种生物逃生舱。当研究小组将 RMA 连接到特定基因并在小鼠大脑中表达该基因时，他们能够看到该表达反映在动物的血液中。

“这种方法非常灵敏，可以追踪特定细胞的变化，”Szablowski 说。“大脑中大约 1% 的区域产生这种蛋白质，使其血液水平比基线提高了 100,000 倍。我们只需进行血液测试就可以专门追踪这种蛋白质的表达。”

目前，Szablowski 将 RMA 视为一种重要的研究工具，可以帮助科学家更好地监测大脑中的基因表达。例如，他说，RMA 平台可用于研究新型基因疗法在大脑中停留的时间。

“由于 RMA 平台是非侵入性的，我们只需进行血液测试即可跟踪这些新疗法，并随着时间的推移继续监测它们，”他说。“但我们也可以使用 RMA 来研究与疾病相关的基因表达。能够追踪不同的基因表达变化将使我们能够了解导致疾病的原因以及疾病本身如何改变大脑中的基因表达。这可以为药物开发，甚至为如何预防神经系统疾病提供新的线索。”

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