Молекули мозку вдалося відстежити без радіоактивних міток

Американські вчені розробили метод динамічної візуалізації функціональних молекул мозку, що не вимагає використання радіоактивних або хімічних міток. Результати роботи опубліковані в журналі.

В даний час стандартом візуалізації цікавого типу молекул є використання радіоактивних міток - заміни будь-якого атома молекули на радіоактивний ізотоп з подальшою реєстрацією випромінювання в місці його накопичення методом сцинтиграфії, позитронно-емісійної або однофотонної комп'ютерної томографії. Цей метод має відносно низьку роздільну здатність і практично не здатний відстежувати динамічні процеси.

Співробітники Массачусетського технологічного інституту запропонували використовувати з цією метою модифікований природний білок - пептид, пов'язаний з геном кальцитоніна (CGRP). Це найбільш сильна з відомих судинних речовин, ефективно розширює артеріоли в наномолярних концентраціях.

Ідея вчених полягає в тому, що аналоги CGRP можна пов'язати з блокуючим їх дію агентом, який вивільняє пептид тільки при контакті з цікавою молекулою. Вільний CGRP викликає розширення навколишніх судин, збільшуючи кровотік, що, в свою чергу, легко зареєструвати за допомогою МРТ або оптично. Таке місцеве збільшення кровопостачання дозволяє виявити ділянки мозку, де присутня молекула, що вивчається, наприклад, білок або нейромедіатор.

Як демонстрацію можливостей методу вчені приєднали до CGRP додаткову амінокислотну послідовність, яка інактивує його і відщеплюється під дією протеаз мозку. При введенні цього з'єднання в мозок щурів CGRP вивільнявся в ділянках з високою активністю протеаз, викликаючи локальне розширення судин, яке легко піддавалося візуалізації.

В даний час дослідники працюють над модифікаціями CGRP, які дозволять відстежувати мінімальні концентрації певних нейромедіаторів, наприклад, дофаміну або серотоніну. Паралельно ведеться пошук способу доставки подібних маркерів через гематоенцефалічний бар'єр, щоб уникнути необхідності їх безпосереднього введення в мозок.

Ще одним потенційним застосуванням методики може стати спостереження за активністю окремих генів шляхом введення в них послідовності, що кодує CGRP. При роботі гена маркер буде експресуватися спільно з його продуктом, викликаючи стійке розширення судин. Подібний підхід може полегшити проведення багатьох лабораторних досліджень.

Останнім часом було розроблено ще кілька оригінальних технологій вивчення центральної нервової системи. Так, вченим вдалося поспостерігати епігенетичну регуляцію роботи людського мозку в реальному часі і створити мозковий імплантат, що дозволяє реєструвати активність окремих нейронів. Крім того, дослідники навчилися зберігати нейронні зв'язки в заморожених зразках тканини мозку.