Новые стираемые сывороточные маркеры выявляют тонкую активность генов мозга и могут улучшить диагностику в медицине.
Мониторинг активности генов в мозге получил значительное обновление. Биоинженеры из Университета Райса разработали новую систему сывороточных маркеров, которая может «стираться» в кровотоке, что позволяет исследователям фиксировать едва заметные изменения активности мозга, которые раньше оставались незамеченными.
Отслеживание того, как гены включаются и выключаются в мозге, имеет решающее значение для понимания неврологических расстройств, но традиционные инструменты часто инвазивны или не способны обнаружить небольшие изменения с течением времени.
Одной из перспективных альтернатив являются модифицированные сывороточные маркеры — небольшие белки, вырабатываемые целевыми клетками мозга, которые попадают в кровоток, где их можно измерить с помощью простого анализа крови.
Эти молекулы, известные как высвобождаемые маркеры активности (ВМА), очень чувствительны, но сохраняются в крови в течение нескольких часов, что может маскировать кратковременные колебания.
Исследователи из Райса разработали стираемую версию RMA, которая может выборочно разрезаться ферментом внутри кровотока, эффективно сбрасывая сигнал и позволяя получить новые показания.
Ежи Шабловски, доцент кафедры биоинженерии в Университете Райса и один из авторов-корреспондентов исследования, отметил: «Главное достижение здесь — это новый подход к сывороточным маркерам: мы можем модифицировать их прямо в кровотоке, когда это необходимо. Эта широкая концепция имеет множество потенциальных применений: от продления периода полураспада маркера для повышения его детектируемости до его стирания для устранения фонового сигнала и улучшения временного разрешения».
Сброс сигнала, незначительные изменения
В ходе испытаний на животных однократная инъекция расщепляющего фермента удаляла примерно 90% фонового сигнала RMA в течение 30 минут.
Эта перезагрузка выявила изменения в экспрессии генов, которые ранее оставались незаметными. Исследователи также продемонстрировали, что этот процесс можно повторять, чтобы измерить скорость восстановления маркеров, что позволяет получить динамическую картину активности генов с течением времени.
Ширин Нурейн, аспирантка Университета Райса и первый автор исследования, пояснила: «Используя этот фермент, мы отделили домен, обеспечивающий сигнал, от домена, обеспечивающего его длительное сохранение в крови, благодаря чему фоновый сигнал затухает в течение нескольких минут. Мы обнаружили значительное увеличение изменений сигнала при использовании этих маркеров для отслеживания динамики экспрессии генов в мозге».
Помимо неврологии, стираемые сывороточные маркеры могут кардинально изменить диагностику в других областях медицины. Возможность изменять поведение маркеров в организме открывает возможности для выявления опухолей или заболеваний лёгких с помощью малоинвазивных анализов мочи или крови.
Исследования мозга, более широкое влияние
Проект отражает стратегическую направленность Университета Райса на исследования мозга и соответствует миссии Института мозга Райса, недавно созданного для ускорения развития технологий для понимания и лечения неврологических расстройств. Исследование было поддержано Национальными институтами здравоохранения и Национальным научным фондом.
«В настоящее время маркеры обычно извлекаются из организма и интерпретируются «как есть», что ограничивает их применение», — отметил Шабловски. «Этот новый метод позволяет нам активно управлять сигналом и улучшать временное разрешение».
Создавая сывороточные маркеры, которые можно стирать и обновлять в кровотоке, исследователи из Райса закладывают основу для будущего, в котором врачи смогут отслеживать активность мозга и реакцию на лечение с беспрецедентной точностью, используя простые, минимально инвазивные методы тестирования.
Полная версия исследования опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Sourse: interestingengineering.com
