Mapowanie ekspresji genów za pomocą dwóch kolorów
MRI to ważne narzędzie wykorzystywane w praktyce klinicznej i badaniach medycznych. Już od samego powstania w latach 70. ubiegłego wieku technologia ta pomaga lekarzom i naukowcom zajmującym się badaniami medycznymi wykrywać, monitorować i śledzić różne schorzenia, a w ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat jej skuteczność uległa znacznej poprawie. Nowa opracowana przez naukowców z Izraela i Stanów Zjednoczonych metoda może jeszcze bardziej zwiększyć efektywność MRI. Dzięki wsparciu z finansowanych przez UE projektów GeneREFORM i AutoCAb zespół znalazł sposób na wykorzystanie MRI do śledzenia dwóch różnych genów oznaczonych dwoma kolorami.
Dlaczego to osiągnięcie jest ważne?
Możliwość mapowania ekspresji genów w komórkach naszego organizmu w czasie rzeczywistym z wykorzystaniem kontrastujących ze sobą kolorów może zapewnić cenny wgląd w obecnie niewidoczne procesy biologiczne. Świecące wielobarwne białka, które naukowcy wykorzystują obecnie w mikroskopii fluorescencyjnej do śledzenia ekspresji genów, nie mogą być stosowane do obserwacji procesów zachodzących w głębokich tkankach organizmu. Co prawda MRI pozwala dziś naukowcom na śledzenie tego rodzaju procesów, ale obrazy w skali szarości nie dostarczają konkretnych informacji o ekspresji genów. Wkrótce jednak się to zmieni dzięki opracowanej przez badaczy nowej metodzie. „MRI może w przyszłości być wykorzystywane do długotrwałej obserwacji odległych obszarów w ciele, dając wgląd w procesy zachodzące w tkankach bez konieczności wycinania ich w celu zbadania pod mikroskopem”, zauważa dr Amnon Bar-Shir z izraelskiego Instytutu Naukowego Weizmanna, będącego koordynatorem projektu, w komunikacie prasowym opublikowanym na stronie „Phys.org”. „Nasza metoda to duży krok na drodze do tego celu”, kontynuuje dr Bar-Shir, autor-korespondent ważnego badania opisanego w czasopiśmie naukowym „Nature Biotechnology”. Zespół zmodyfikował dwie grupy wysoce aktywnych genów reporterowych, a każdy z nich odpowiadał za ekspresję jednego z dwóch specjalnie zaprojektowanych w tym celu enzymów. Naukowcy opracowali także dwie nowe sondy molekularne, które mogą być wykrywane przez MRI, w przeciwieństwie do sond fluorescencyjnych, których sygnał może być blokowany przez grube tkanki. Zaprojektowane sondy reporterowe są wstrzykiwane do krwiobiegu i gromadzą się wyłącznie w genach reporterowych wykazujących ekspresję specjalnie opracowanych enzymów. Umożliwia to śledzenie ekspresji genów reporterowych za pośrednictwem sygnału emitowanego przez sondy w odpowiedzi na różne częstotliwości MRI, a każda sonda oznaczona jest innym kolorem na mapie MRI. „Ekspresja genów pozwala nam zobaczyć, co każda komórka robi”, mówi główna autorka badania dr Hyla Allouche-Arnon, także z Instytutu Naukowego Weizmanna. „Dzięki naszej metodzie MRI może być teraz wykorzystywane przez naukowców zajmujących się różnymi dziedzinami w celu śledzenia przebiegu najróżniejszych procesów, na przykład tych angażujących różne rodzaje komórek mózgowych lub odpornościowych”. Naukowcy zbadali skuteczność swojej metody na żywych myszach, wykorzystując niezwykle silny aparat do MRI z magnesem o mocy około 15 tesli. Skany wykryły sygnały z dwóch sond i ukazały dokładne położenie komórek odpowiedzialnych za ekspresję opracowanych białek, oznaczając je na zielono i różowo. Opracowana przy wsparciu projektów GeneREFORM (Genetically Encoded Multicolor Reporter Systems For Multiplexed MRI) i AutoCAb (Automated computational design of site-targeted repertoires of camelid antibodies) metoda może być dalej rozwijana, by umożliwić jednoczesne mapowanie dwóch genów oznaczonych różnymi kolorami. W przyszłości może zostać dostosowana do badania ludzi, stając się rozwiązaniem do nieinwazyjnego monitorowania takich istotnych procesów jak postęp leczenia onkologicznego. Więcej informacji: projekt GeneREFORM projekt AutoCAb
Słowa kluczowe
GeneREFORM, AutoCAb, gen, gen reporterowy, MRI, obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego, ekspresja genów