北京看白癜风的最好医院 https://yyk.39.net/bj/zhuanke/89ac7.html

伊利诺伊大学香槟分校(UniversityofIllinoisUrbana-Champaign)的一个多学科团队计划了一种新的3D成像办法，也许捕获DNA甲基化，这是一种与大脑进修关连的关键表观遗传改动。科学家们说，他们在猪身长举行的观点考证钻研很简单运用到人类身上，由于这类新办法依赖于准则的核磁共振手艺和曾经在人类医学中运用的生物记号物。

该团队囊括(左起)化学传授ScottSilverman；虫豸学传授GeneRobinson；生物工程传授FanLam；动物学传授RyanDilger，电子盘算机工程传授Zhi-PeiLiang

表观遗传学是基因表白调控的关键机制。钻研人员说，这类被称为表观遗传核磁共振成像(eMRI)的新办法将为钻研这些改动怎么塑造大脑开垦新的道路，使其也许成长、进修和应对压力。这项手艺也或者在阿尔茨海默病等神经退步进程的钻研中实用。

钻研结局发布在《PNAS》上。

“咱们的DNA从一个细胞到另一个细胞都是同样的，它不会改动，”KingLi博士说。“但甲基等轻微分子附着在DNA骨架上，以调理哪些基因被转录成RNA和翻译成卵白质。DNA甲基化是遏制基因功效的一个特别要紧的部份。”

Robinson说，从前的钻研讲明，当动物对处境做出反适时，DNA甲基化是大脑中产生的几种表观遗传改动之一。Robinson是伊利诺斯州的虫豸学传授，钻研蜜蜂的基因组学、阅历和行动之间的彼此效用。他的钻研讲明，跟着蜜蜂的老练、在蜂巢中脚色的改动、碰到新的食品起源或对威迫做出反应，它们大脑中的很多基因城市上调或下调。

在大脑中有两个遏制系统，在不同的时候法式上运转，Robinson说。神经元和其余脑细胞在几秒或几毫秒内对处境记号做出反应，而基因表白的改动须要更长的时候。比方，当一只蜜蜂碰到威迫时，它一定当即选择行动。它依赖于神经元快捷激活，并同意它选择抵御行动。但蜜蜂的大脑乃至在威迫消逝后仍会连续做出反应，经过基因表白的改动为他日的潜在威迫做好筹办。

“咱们正埋头于第二个遏制系统，分子遏制系统，它依赖于基因表白，”Robinson说。“这些改动或者只要要几分钟，但或者会连续几个小时、几天乃至更万古间。”

科学家们不停无奈切确捕获活体大脑随时候产生的分子改动。初期对蜜蜂和其余生物的表观遗传学钻研须要去除大脑布局或剖解动物举行剖析。从前在人类大脑中举行的一项钻研显示，一种酶介入调理一种表观遗传改动，但并没有直接针对这类表观遗传改动。伊利诺斯州的钻研小组期盼操纵核磁共振成像手艺直接成像活体受试者的表观遗传改动。

关于新办法，团队依赖于一个关键的觉察:Li博士意识到一种定然的氨基酸，蛋氨酸，也许带领一种被称为碳-13的原子记号加入大脑，在那边它也许供给DNA甲基化所需的碳-13记号的甲基。这个进程将用一种少见的碳同位素记号DNA。碳-13当然存在于人体中，但它的姐妹同位素碳-12含量要丰饶很多，他说，活布局中约99%的碳都是碳-12。

蛋氨酸一定经过饮食来赢得，因而钻研小组决议考证这个主意，即饲养碳13记号的蛋氨酸来钻研目标，也许让它加入大脑，并记号那些正在产生甲基化的地域。

“当咱们起头这个项目标时刻，咱们觉得它或者会失利，”Lam说，他和伊利诺斯州化学传授ScottSilverman配合开垦了一种办法来分辨甲基化的DNA和大脑中的其余甲基化分子。“但它的潜力太使人开心了，咱们不得不试验。”

以前的钻研曾经讲明，核磁共振成像也许成像碳-13，而口服碳-13曾经在人体熟练中运用了几十年。不过活体动物发出的碳-13记号是微漠的，以是Lam和密歇根大学电子与盘算机工程传授梁志培凭借他们在磁共振成像和磁共振波谱学方面的业余学问来显著增加eMRI记号。

钻研小组首先在啮齿动物身上试验了这类办法，尔后转到小猪身上，小猪的大脑更大，更像人类的大脑。为此，他们依赖于合著者瑞安·迪尔格(RyanDilger)的业余学问。Dilger是伊利诺斯州的动物科学传授，特地钻研影响猪神经发育的要素。

“这个项目是高度跨学科的，”Lam说。“咱们的团队有工程师、成像和喷射学行家，以及在临床运用方面有很强配景的人。咱们还占有养分科学、动物科学、化学和基因组学方面的行家。”

在对喂食含有碳13记号的蛋氨酸的小猪举行的熟练中，钻研人员觉察，核磁共振成像也许探测到大脑中碳13记号的甲基群不停增长的记号。进一步的剖析使他们也许将DNA上的甲基基团与其余甲基化分子区隔开来。

小猪在诞生几周后，大脑中浮现了比诞生时更多的新DNA甲基化，况且仅从体型改动来看，这类增长远深切于预期。

“这一觉察特别使人鼓动，由于它反应了咱们期盼看到的，若是这个记号是处境反应的，”Li说。“从动物钻研中得悉，大脑中与进修和影象关连的地域履历了更多的表观遗传改动。猪大脑的DNA甲基化也存在地域差别，就像典范的MRI钻研中存在地域差别同样。

“咱们如今期盼将这项手艺运用于人类。把这个标签植入大脑很简单，况且对体魄没有任何损害。咱们将经过饮食给人们打针这类药物，尔后咱们就可以探测到这类记号。”

他说，他们初次将这类办法运用于较量得了和没有神经退行性疾病的人的大脑的钻研。

参考文件

pigeneticMRI:NoninvasiveimagingofDNAmethylationinthebrain