Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Category:

Эпигенетическая МРТ: как измерить активность генов в живом мозге

Американские исследователи предложили новый подход к измерению уровня экспрессии генов в головном мозге. Метод позволяет выявить, как меняется активность генов, при которых структура ДНК остается прежней.

Эпигенетическая МРТ: как измерить активность генов в живом мозге

Эпигенетическая МРТ, или eMRI, как ее назвали ученые, пока тестировалась только на поросятах, но должна работать и на людях. Статья еще не опубликована, ее препринт доступен на ресурсе bioRxiv.



Эпигенетика описывает то, как внешние стимулы (например, питание, физические нагрузки или работа в ночные смены) влияют на активность наших генов. Сильнее всего эпигенетические механизмы проявляются при развитии эмбриона, когда из клеток с одинаковой ДНК развивается множество специализированных клеток взрослого организма.

Генная экспрессия может регулироваться с помощью различных механизмов. Одним из них становится метилирование ДНК — присоединение метильной группы (CH3) к некоторым цитозинам (азотистому основанию, входящему в состав нуклеотидов ДНК). Подобное изменение ДНК (включение или отключение того или иного гена) может сохраняться на всю жизнь, а иногда и передаваться от родителей детям.

Чтобы оценить метилирование ДНК, нужно отщипнуть кусочек ткани и изучить его в лаборатории. Конечно, исследовать так живой человеческий мозг сложно. Поэтому ученые из Иллинойского университета решили попробовать применить неинвазивный подход. В его основе — метод магнитно-резонансной спектроскопии и специальная «диета», обогащенная нерадиоактивным метионином, содержащим изотоп 13C.

Аминокислота метионин содержится в пище и входит в состав метильных групп — тех самых, которые,присоединяясь к цитозину, запускают эпигенетические механизмы. 13C-метионин проходит сквозь гематоэнцефалический барьер и включается в метильные группы, присоединенные к ДНК, а МРТ-спектроскопия позволяет определить концентрацию этого вещества тканях головного мозга.

Уже известно , что метионин, меченый другим изотопом — радиоактивным 14C, накапливается в опухолевой ткани, поэтому его успешно используют при онкологических исследованиях головного мозга.

Метилирование ДНК изучали на поросятах. Их кормили молочной смесью, весь белок в которой заменили свободными аминокислотами. В рацион животных из основной группы входил 13C-метионин, в контрольной — обычный метионин.

Часть поросят из обеих групп усыпили на 10-й день, а остальных — на 32-й. Затем ученые взяли ткани из одного полушария мозга, выделили из них ДНК и проанализировали наличие в ней производного 13C-метионина (13C-5-метилцитозина) с помощью жидкостной хроматографии и тандемной масс-спектрометрии. Второе полушарие исследовали неинвазивно с помощью МРТ-спектроскопии.

Эпигенетическая МРТ: как измерить активность генов в живом мозге

По сравнению с контрольной группой, уровень 13C-5-метилцитозина через 10 дней увеличился на 3-4%, а спустя 32 дня — более чем на 12%. И жидкостная хроматография, и МРТ-спектроскопия показали схожие результаты.

Любопытно, что уровень 13C-5-метилцитозина с 10-го по 32-й день вырос на 20%, что значительно больше увеличения массы растущего мозга у поросят за тот же период. По мнению авторов, причина заключается визменениии эпигенетической регуляции и, как следствие, общей экспрессии генов при развитии мозга.

Эпигенетическая МРТ: как измерить активность генов в живом мозге

С помощью нового метода нельзя измерить метилирование отдельных генов, но можно оценить картину в целом. В качестве аналогии авторы приводят фМРТ — метод, с помощью которого оценивают активность нейронов по изменению кровотока, не регистрируя при этом возбуждение каждой отдельной нервной клетки. Схожим образом можно будет узнать об экспрессии генов с помощью эпигенетической МРТ.

Авторы пока не дошли до испытаний in vivo, применять метод в клинической практике тоже будут не скоро. Но ученые надеются, что однажды их исследование поможет понять, как меняется мозг при болезнях, старении и под действием окружающей среды, например, при обучении.

Текст: Вера Васильева





Ссылка на источник

Tags: генетика, исследования, мозг, нейробиология, нейроновости
Subscribe

Posts from This Journal “нейроновости” Tag

promo alev_biz 20:29, Четверг 2
Buy for 10 tokens
Даше Скибицкой из Гродно уже 10 лет. За это время девочка так и не смогла освоить элементарные навыки сидения, ползания, ходьбы. Девочка с рождения страдает заболеванием, которое практически не поддается лечению – детский церебральный паралич III степени тяжести, 4-ая степень утраты…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 1 comment