Nature Biotechnology：利用血液测试来追踪大脑中的基因表达

工程合成血清标记物可以通过血液测试无创地追踪大脑中的基因表达。

　　

大脑是人体中最受保护的器官，被一层复杂的、几乎无法穿透的特殊血管屏障包裹着。虽然这种特殊的解剖设置保护它免受外部入侵者，它也使得研究人员很难研究特定的基因是如何表达的，以及基因表达的这种变化如何导致疾病。

根据发表在《自然生物技术》上的一项研究，莱斯大学的科学家们已经开发出一种非侵入性的方法来监测大脑中的基因表达动态，这使得研究大脑发育、认知功能和神经系统疾病变得更加容易。

莱斯大学的生物工程师Jerzy Szablowski和他的同事们设计了一类独特的分子，被称为释放活性标记物(released markers of activity (RMAs)，生物通注)，可以通过简单的血液测试来测量大脑中的基因表达。

赖斯大学生物工程助理教授Szablowski说:“通常情况下，如果你想观察大脑中的基因表达，你必须等待进行尸检分析。有一些更现代的神经成像技术可以做到这一点，但它们缺乏追踪特定细胞类型变化的敏感性和特异性。“

“通过RMA平台，我们可以将合成的基因表达报告器引入大脑，从而产生一种可以穿过血脑屏障的蛋白质。然后，我们可以通过简单的血液测试来测量感兴趣基因的表达变化。”

Szablowski在注意到大脑可以快速清除抗体治疗注射后，首先考虑了合成基因表达报告的可能性。

“每当这些注射完成后，抗体就会消失，它们不会在大脑中停留足够长的时间来进行有效的治疗，”他解释说。“但我们认为抗体疗法的失败可以重新利用我们的优势。如果我们把负责逃逸的抗体部分连接到一个容易被检测到的蛋白质上呢?然后我们就可以看到大脑中特定基因的表达地点、时间和数量。”

其他研究人员已经确定，抗体通过新生儿片段结晶受体(FcRn)穿过血脑屏障，这是一种帮助维持全身抗体水平的基因。利用复杂的生物工程技术，Szablowski和他的团队将帮助抗体通过血脑屏障的部分连接到一个普通的报告蛋白上，以利用这个生物逃生口。当研究小组将RMA与特定的基因连接起来，并在小鼠的大脑中表达该基因时，他们能够在动物的血液中看到这种表达。

“这种方法非常灵敏，可以追踪特定细胞的变化，”Szablowski说。“与基线相比，在大约1%的大脑中产生这种蛋白质使其血液水平提高了10万倍。我们可以通过验血来专门追踪这种蛋白质的表达。”

目前，Szablowski认为RMA是一个重要的研究工具，可以帮助科学家更好地监测大脑中的基因表达。例如，他说，RMA平台可以用来观察新的基因疗法在大脑中停留多久。

他说:“由于RMA平台是非侵入性的，我们可以通过血液测试来跟踪这些新疗法，并随着时间的推移继续监测它们。但我们也可以使用RMA来研究与疾病相关的基因表达。能够追踪不同的基因表达变化将使我们了解导致疾病的原因以及疾病本身如何改变大脑中的基因表达。这可能为药物开发提供新的线索，甚至为如何首先预防神经系统疾病提供线索。”