利用核磁共振成像观测动物体内的基因表达

　　    最初为了实现首次基因表达的高清晰、深层组织成像，卡内基梅隆大学的科学家们曾“编制”细胞来制造他们自己的造影剂。而他们在《自然医学》四月期刊上发表的成果则最终为后续的许多研究工作提供了充分保障，比如,对分子治疗这一新领域的潜伏期研究，以及检测病人体内治疗基因的传递等工作。 

    “20年来开发能够提高核磁共振成像（MRI）对比度造影剂的工作一直是化学家的事”，卡内基梅隆大学理学院生物科学助理教授Eric Ahrens说，“现在，通过我们的方法，这项工作就转到了生物学家的手上。我们现在用现成的分子生物学工具可以使活体细胞通过基因结构来改变他们的核磁共振成像（MRI）对比度.” 

    “新的成像方法可以称之为平台技术，适应于多种组织类型，而且在与分子治疗相关的潜伏期研究中有广泛应用。” Ahrens说。 

    Ahrens的这种新方法使用核磁共振成像（MRI）来实时检测基因表达，因为核磁共振成像（MRI）不用进入深层组织就能够获得清晰度很高的图像，并且不会造成试验动物的死伤，也不需要花人力和财力进行分析。 

    为了刺激活体细胞产生他们自身的造影剂，Ahrens赋予他们一种能够产生铁蛋白形式的基因，铁蛋白可以将铁以非毒性形式存储，其行为类似于纳米磁铁，是核磁共振成像（MRI）的得力“通讯员”。 

    在磁场或无线电频率脉冲波的水分子中，氢质子发射出的信号可以被典型的核磁共振成像（MRI）仪探测到并加以分析，然后再将这些信号转换成图像。而Ahrens研究的核磁共振成像（MRI）“通讯员”可以最大限度地改变磁场，以引起周围氢质子发射出截然不同的信号，在最终生成的图像中，便可以通过其间的黑色区域来表征它的存在。 

    Ahrens 介绍说，“我们的这项技术适用于监视多种类型组织中的基因表达，同时可以把“通讯员基因”同其它相关基因（包括治疗癌症和关节炎的基因）联系起来，用以探测这些基因在何时何地被表达”。 

    据Ahrens称，现有的基因表达成像手段还非常有限，有的不能用于活体生物，有的不能显示生物体内深层细胞，或者不能提供较高的图像清晰度，而且那些使用核磁共振成像（MRI）的方法也还没有得到广泛的实际应用。 

    Ahrens和他的同事们构造了一种基因携带者，或者叫做带菌者，它能够携带核磁共振成像（MRI）通讯员基因，这种带菌者被称作缺陷腺病毒，它能够随时进入细胞体内，但不会进行自身复制。Ahrens将带有核磁共振成像（MRI）通讯员基因的带菌者注射进同一组活体老鼠的大脑内，同时每月定期观察核磁共振成像（MRI）通讯员基因的表达情况。研究说明核磁共振成像（MRI）通讯员基因对老鼠大脑没有明显的毒性。 

    这项研究是由匹兹堡生命科学研究所和美国国家生物医学成像和工程学院共同资助的，工作中，Ahrens常与匹兹堡大学助理研究教授William Goins就工作的各个方面相互探讨。 

    Ahrens 是匹兹堡NMR中心生物医学研究组成员，该中心由卡内基梅隆大学和匹斯堡大学于1986年共同出资组建，并从1988年就持续获得国家健康学院的资助。匹斯堡NMR中心致力于推进动物体的分子、细胞以及机能的成像技术研究。