核磁共振成像可观察基因表达

科技日报华盛顿12月24日电 (记者刘海英)基因就如同开关一样,知道哪些基因开启,对于疾病的治疗和监控至关重要。美国加州理工学院研究人员23日在《自然•通讯》杂志线上版发表论文称,他们开发出一种新方法,使用常见的核磁共振成像(MRI)技术,即可观察到体内细胞的基因表达情况。

在MRI过程中,体内氢原子(大多包含在水分子和脂肪中)被电磁波照射后会形成共振,随后释放信号,据此可创建大脑、肌肉和其他组织的图像。医生会利用该技术来观察人体组织的结构或生理功能,诊断病情,但目前还很少有人用它来观察特定细胞的活动情况。

此次,为创建观察特定细胞基因表达的新手段,研究人员将目标瞄向了水通道蛋白。这种蛋白在细胞膜上组成“孔道”,像守门员一样控制着水分子进出细胞。他们发现,增加细胞中水通道蛋白的数量,通过弥散加权MRI,可使这一细胞在图像中显得更加突出。随后,研究人员将水通道蛋白与他们感兴趣的特定基因联系起来,得到报告基因——一种编码可被检测的蛋白质基因。这意味着当这一特定基因被打开时,细胞会过度表达水通道蛋白,弥散加权成像后,细胞在图像中便会更暗一些。他们利用这一手段成功监测了小鼠大脑肿瘤的基因表达情况。

研究人员指出,开发有效的MRI报告基因是生物医学成像领域的“圣杯”,它会让非侵入性观察细胞功能成为现实。以前开发的MRI报告基因有着诸多限制,并不适用于所有人体组织。而此次研究表明,水通道蛋白是开发MRI报告基因的有效工具。水通道蛋白是人体自然产生的,不会引起免疫反应,其过度表达不会对细胞造成负面影响。在正常生理条件下,水通道蛋白增多后,进出细胞的水分子的数量也是一样的,细胞的含水量不会改变。

研究人员表示,目前这一方法虽仅在小鼠实验中取得成功,但其未来临床应用的潜力巨大。