MRT-Tracking von Genen, um Einblicke in Gedächtnis und Lernen zu ermöglichen

Ärzte verwenden normalerweise MRT, um in den Körper zu schauen, um Organe und Gewebe zu untersuchen, zum Beispiel um Tumore und andere Anomalien zu finden. Jetzt wollen Biotechniker in den USA die Scantechnologie anpassen, um in einem viel kleineren Maßstab zu arbeiten.

Sie wollen die Magnetresonanztomographie (MRT) als "molekulare Bildgebung" nutzen, um Gene in lebenden Gehirnen zu untersuchen und herauszufinden, welche Auswirkungen sie auf kognitive Prozesse wie Gedächtnis und Lernen haben.

Das Team, das daran arbeitet, ist am Massachusetts Institute of Technology (MIT). Ihr Leiter, Alan Jasanoff, Associate Professor für Biotechnik, sagt:

"Der Traum von der molekularen Bildgebung ist es, Informationen über die Biologie intakter Organismen auf molekularer Ebene zu liefern. Das Ziel ist, das Gehirn nicht zerhacken zu müssen, sondern Dinge zu sehen, die sich im Inneren abspielen."

Die MRI verwendet Magnetfelder und Radiowellen, um mit Protonen im Körper zu interagieren. Diese Interaktion erzeugt detaillierte Bilder von den Innenseiten des Körpers.

Mit der funktionellen MRT können Neurowissenschaftler erkennen, welche Teile des Gehirns bei verschiedenen Aufgaben aktiv sind, indem sie "sehen", wohin das Blut fließt. Beim Scannen anderer Organe verwenden Ärzte manchmal magnetische "Kontrastmittel", so dass das Gewebe, das sie untersuchen, deutlicher hervortritt.

Was das MIT-Team gemacht hat, ist die Entwicklung eines künstlichen "Reportergens", das an- und ausschaltet, um bestimmte Ereignisse im Körper zu signalisieren - ähnlich wie die Kontrollleuchte, die auf dem Armaturenbrett eines Autos blinkt.

Neues MRI zur Verfolgung des Reportergens auf molekularer Ebene

Die Idee ist, das Reportergen mit der MRI-Technologie auf molekularer Ebene abzubilden.

In einer Studie in der Zeitschrift berichtet Chemische Biologiebeschreiben die Forscher, wie das Reportergen ein Enzym kodiert, das mit einem magnetischen Kontrastmittel interagiert, das in das Gehirn injiziert wird. Wenn das Gen angeschaltet wird, produziert es also das Enzym, das so mit dem Kontrastmittel interagiert, dass die MRT es sehen kann, und so können die Forscher verfolgen, wo und wann das Gen im Gehirn eingeschaltet ist.

Im Falle dieser speziellen Studie verwendete das Team ein Kontrastmittel namens Manganporphyrin. Und das Reportergen, das sie entwickelten, kodiert für ein genetisch manipuliertes Enzym namens SEAP, das die elektrische Ladung des Kontrastmittels verändert.

Das MIT-Team entwickelte das Kontrastmittel, damit es in Wasser löslich und leicht aus dem Körper eliminiert werden kann. Für sich allein ist es schwierig, mit MRI zu verfolgen, aber wenn es auf SEAP trifft, schneidet das Enzym Phosphatmoleküle aus dem Manganporphyrin ab, wodurch es unlöslich wird. Der Wirkstoff baut sich allmählich im Hirngewebe auf und wird durch MRT sichtbar.

Die Forscher planen, frühe frühe Gene in der Plastizität des Gehirns zu untersuchen

Der Zweck dieser Studie war zu zeigen, dass das SEAP-Gen erfolgreich in Gehirnzellen eingebaut werden konnte.

In zukünftigen Studien hofft das Team, das SEAP-Gen so zu entwickeln, dass es nur aktiv ist - und somit das Enzym bildet - wenn ein bestimmtes Gen, das die Forscher untersuchen wollen, eingeschaltet ist.

Die ersten Gene, die sie mit dieser Methode untersuchen wollen, werden "frühe unmittelbare Gene" sein, die für die Plastizität des Gehirns wichtig sind - die Stärkung und Schwächung von Verbindungen zwischen Neuronen, die die Grundlage von Lernen und Gedächtnis bilden.

Prof. Jasanoff, der ebenfalls ein Mitglied des McGovern Institute for Brain Research am MIT ist, sagt:

"Als Menschen, die sich für Gehirnfunktionen interessieren, sind die wichtigsten Fragen, die wir behandeln möchten, die Frage, wie die Gehirnfunktion die Genexpressionsmuster im Gehirn verändert."

Assaf Gilad, ein Assistenzprofessor für Radiologie an der Johns Hopkins University, der nicht an der Studie beteiligt war, sagt:

"Diese gentechnisch veränderten Reporter haben das Potenzial, unser Verständnis vieler biologischer Prozesse zu revolutionieren."

Die Raymond und Beverly Sackler Foundation, die National Institutes of Health und ein MIT-Germany Seed Fund Zuschuss halfen, die Studie zu finanzieren.

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