改变游戏规则：一种无创工具可以利用超声波测量特定大脑区域的基因表达

改变或阻止大脑中缺陷基因表达的能力可能被用作对抗神经退行性疾病的强大治疗手段。然而，活体大脑的分子基础在很大程度上仍然是不可接近的，阻碍了这些有希望的治疗方法的进展。现有的探测大脑的方法并不能完全胜任这项任务。从多个基因记录分子信息的最有效的方法是活组织检查，一种侵入性的，高风险的程序。

今天发表在《科学进展》上的一项研究描述了莱斯大学生物工程师Jerzy Szablowski实验室开发的一项新技术，该技术可能会改变基于大脑的基因治疗的游戏规则。这种新的非侵入性工具被称为“通过超声波恢复标记物”(REMIS)，可以测量特定大脑区域的基因治疗或内源性基因的表达。“我们测量基因表达的能力有限，这对基因治疗的未来产生了重大影响，”Szablowski说。“例如，在大多数情况下，不可能无创地确认基因疗法是否成功地到达了大脑，它在那里停留了多长时间，以及哪些大脑区域受到了影响。我们的研究表明，通过相对简单的超声波程序，可以测量特定大脑区域的基因表达和基因治疗。”

REMIS建立在Szablowski及其合作者先前的工作基础上，他们的工作重点是被称为释放活性标记(rma)的工程分子。通过RMA平台，研究人员将一种合成的基因表达报告器引入大脑，从而产生一种蛋白质，这种蛋白质可以从大脑进入血液，在那里它可以很容易地被提取出来，并通过具有极高灵敏度的血液测试进行测量:在血液中可以可靠地检测到少至12个神经元中的RMA表达。这种技术最初版本的缺点是，标记物不加选择地穿过脑血屏障，因此无法追溯到特定的大脑区域。REMIS解决了这个问题，它使用超声波将工程蛋白标记物从大脑的目标位置运送到血液中。

Szablowski说:“在这里，我们制造的标记物在超声刺激之前不能穿过这些血管。”

REMIS的另一个优点是它也可以测量自然发生的基因表达。一个例子是c-Fos，一种被用作神经元活动标记的基因。这突出了REMIS不仅在基因治疗方面，而且在诊断和研究工具方面的潜力。Szablowski说:“我们对这项技术感到特别兴奋，特别是因为我们的工作已经与贝勒医学院和MD安德森癌症中心的同事进行了资助的临床试验。”该试验将涉及使用聚焦超声将帕金森病患者大脑中的蛋白质释放到血液中，这可能为该疾病的分子机制提供新的见解。然而，Szablowski说，REMIS更直接的应用是监测基因在大脑中的传递是否成功。“基因治疗是医学领域最令人兴奋的前沿之一，但我们需要有工具来知道基因治疗是否到达了它应该到达的大脑部分，并以预期的方式起作用。”

Szablowski说：“REMIS提供了一种非手术的选择，有可能利用基因治疗本身作为标记。这是一个很大的优势，因为PET扫描等方法需要为每一种新的治疗方法开发新的探针。”