Mozak je najzaštićeniji organ u telu, obložen složenom i gotovo neprobojnom barijerom specijalizovanih krvnih sudova. Iako ga ova konkretna anatomska postavka štiti od spoljnih napadača, takođe otežava istraživačima da proučavaju kako se specifični geni eksprimiraju ⎯ i kako takve promene u ekspresiji gena mogu dovesti do bolesti.
Sada su naučnici sa Univerziteta Rajs razvili neinvazivan način za praćenje dinamike ekspresije gena u mozgu, što olakšava istraživanje razvoja mozga, kognitivnih funkcija i neuroloških bolesti, prema studiji objavljenoj u Nature Biotechnologi.
Bioinženjer pirinča Jerzi Szablovski i njegove kolege su konstruisali jedinstvenu klasu molekula, poznatih kao oslobođeni markeri aktivnosti (RMA), koji se mogu koristiti za merenje ekspresije gena u mozgu putem jednostavnog testa krvi.
„Uobičajeno, ako želite da pogledate ekspresiju gena u mozgu, morali biste da sačekate da uradite post-mortem analizu“, rekao je Sablovski, docent bioinžinjeringa na Rajsovoj školi inženjeringa Džordža R. Brauna. „Postoje neke modernije tehnike neuroimaginga koje to mogu da urade, ali im nedostaje osetljivost i specifičnost za praćenje promena u određenim tipovima ćelija.
„Sa RMA platformom, možemo da uvedemo sintetički reporter o ekspresiji gena u mozak, koji proizvodi protein koji može da prođe kroz krvno-moždanu barijeru. Zatim možemo meriti promene u ekspresiji za gen od interesa jednostavnim testom krvi. “
Szablovski je prvo razmotrio mogućnost reportera o sintetičkoj ekspresiji gena nakon što je primetio da će mozak brzo očistiti injekcije terapije antitela.
„Kad god su ove injekcije urađene, antitela bi jednostavno nestala – ne bi bila dovoljno dugo u mozgu za efikasnu terapiju“, objasnio je on. „Ali, mislili smo da bi neuspeh terapije antitelima mogao da se iskoristi u našu korist. Šta ako uzmemo deo antitela odgovornog za ovo bekstvo i povežemo ga sa proteinom koji se lako može otkriti? Tada bismo mogli da vidimo gde, kada i kako veliki deo određenog gena se eksprimirao u mozgu.“
Drugi istraživači su već utvrdili da se antitela probijaju kroz krvno-moždanu barijeru koristeći receptor za kristalizaciju neonatalnog fragmenta (FcRn), gen poznat po tome što pomaže u održavanju nivoa antitela prisutnih u celom telu. Koristeći sofisticirane tehnike bioinženjeringa, Šablovski i tim su pričvrstili deo antitela koji mu pomaže da prođe kroz krvno-moždanu barijeru na uobičajeni reporterski protein kako bi iskoristio prednosti ovog biološkog izlaza za bekstvo. Kada je grupa zatim povezala RMA sa određenim genom i eksprimirala taj gen u mozgu miša, mogli su da vide da se taj izraz ogleda u krvi životinje.
„Ova metoda je veoma osetljiva i može da prati promene u određenim ćelijama“, rekao je Sabloovski. „Proizvodnja ovog proteina u približno 1% mozga podigla je nivo u krvi do 100.000 puta u poređenju sa početnom linijom. Mogli bismo posebno pratiti ekspresiju ovog proteina samo testom krvi.“
Za sada, Szablovski vidi RMA kao vitalni istraživački alat koji pomaže naučnicima da bolje prate ekspresiju gena u mozgu. Na primer, rekao je on, RMA platforma bi se mogla koristiti da se pogleda koliko dugo nove genske terapije ostaju u mozgu tokom vremena.
„Mogli bismo da pratimo ove nove terapije samo testom krvi i nastavimo da ih pratimo tokom vremena pošto je RMA platforma neinvazivna“, rekao je on. „Ali, takođe možemo da koristimo RMA za proučavanje ekspresije gena u vezi sa bolestima. Mogućnost da pratimo različite promene ekspresije gena omogućiće nam da razumemo šta dovodi do bolesti i kako sama bolest menja ekspresiju gena u mozgu. Ovo bi moglo da pruži nove tragove za razvoj lekova, ili čak za prevenciju neuroloških bolesti na prvom mestu.“
