Beyin, vücutta en çok korunan organdır; özel kan damarlarından oluşan karmaşık ve neredeyse aşılmaz bir bariyerle kaplıdır. Bu özel anatomik yapı onu dış istilacılardan korurken aynı zamanda araştırmacıların spesifik genlerin nasıl ifade edildiğini ve gen ifadesindeki bu tür değişikliklerin nasıl hastalığa yol açabileceğini incelemesini de zorlaştırıyor.

Nature Bioteknoloji dergisinde yayınlanan bir araştırmaya göre, Rice Üniversitesi bilim insanları beyindeki gen ekspresyon dinamiklerini izlemek için invaziv olmayan bir yöntem geliştirdiler ; böylece beyin gelişimi , bilişsel işlevler ve nörolojik hastalıkların araştırılması daha kolay hale geldi .

Rice biyomühendisi Jerzy Szablowski ve meslektaşları, basit bir kan testi yoluyla beyindeki gen ifadesini ölçmek için kullanılabilen, salınan aktivite belirteçleri (RMA’lar) olarak bilinen benzersiz bir molekül sınıfı tasarladılar .

Rice’ın George R. Brown Mühendislik Okulu’nda biyomühendislik alanında yardımcı doçent olan Szablowski, “Genellikle, beyindeki gen ifadesine bakmak istiyorsanız, ölüm sonrası analiz yapmak için beklemeniz gerekirdi” dedi. “Bunu yapabilen daha modern nörogörüntüleme teknikleri var, ancak bunlar belirli hücre tiplerindeki değişiklikleri izlemek için hassasiyet ve özgüllükten yoksun.

“RMA platformuyla, kan-beyin bariyerini geçebilecek bir protein üreten sentetik bir gen ekspresyon raportörünü beyne gönderebiliriz . Daha sonra basit bir kan testiyle ilgilenilen bir genin ekspresyonundaki değişiklikleri ölçebiliriz. “

Szablowski, beynin antikor tedavisi enjeksiyonlarını hızlı bir şekilde temizleyeceğini belirttikten sonra ilk olarak sentetik bir gen ekspresyonu raportörünün olasılığını değerlendirdi.

“Bu enjeksiyonlar her yapıldığında, antikorlar ortadan kayboluyordu; etkili bir tedavi için beyinde yeterince uzun süre kalmıyorlardı” diye açıkladı. “Ancak antikor tedavilerinin başarısızlığının kendi avantajımıza dönüştürülebileceğini düşündük. Peki ya antikorun bu kaçıştan sorumlu olan kısmını alıp onu kolayca tespit edilebilecek bir proteine ​​bağlasaydık? O zaman nerede, ne zaman ve nasıl olduğunu görebilirdik. Belirli bir genin büyük bir kısmı beyinde ifade ediliyordu.”

Diğer araştırmacılar, antikorların, vücutta mevcut antikor seviyesinin korunmasına yardımcı olduğu bilinen bir gen olan neonatal fragman kristalize edilebilir reseptörü (FcRn) kullanarak kan-beyin bariyerini aştığını zaten belirlemişti. Gelişmiş biyomühendislik teknikleri kullanan Szablowski ve ekibi, antikorun kan-beyin bariyerini aşmasına yardımcı olan kısmını, bu biyolojik kaçış kapağından yararlanmak için ortak bir haberci proteine ​​bağladılar. Grup daha sonra RMA’ları belirli bir gene bağladığında ve bu geni bir farenin beyninde ifade ettiğinde, bu ifadenin hayvanın kanına yansıdığını görebildiler.

Szablowski, “Bu yöntem çok hassastır ve belirli hücrelerdeki değişiklikleri izleyebilir” dedi. “Bu proteinin beynin yaklaşık %1’inde üretilmesi, kan seviyelerini başlangıca kıyasla 100.000 kata kadar yükseltti. Bu proteinin ekspresyonunu sadece bir kan testiyle özel olarak takip edebildik.”

Şimdilik Szablowski, RMA’ları bilim adamlarının beyindeki gen ifadesini daha iyi izlemelerine yardımcı olacak hayati bir araştırma aracı olarak görüyor. Örneğin, RMA platformunun yeni gen terapilerinin zamanla beyinde ne kadar süre kaldığını incelemek için kullanılabileceğini söyledi.

“Bu yeni tedavileri yalnızca bir kan testiyle takip edebilir ve RMA platformunun invaziv olmaması nedeniyle zaman içinde izlemeye devam edebiliriz” dedi. “Fakat RMA’ları hastalıkla ilgili gen ifadesini incelemek için de kullanabiliriz. Farklı gen ifadesi değişikliklerini takip edebilmek, hastalığa neyin yol açtığını ve hastalığın kendisinin beyindeki gen ifadesini nasıl değiştirdiğini anlamamıza olanak tanıyacak . Bu, yeni bilgiler sağlayabilir.” ilaç geliştirmeye ve hatta nörolojik hastalıkların ilk etapta nasıl önleneceğine dair ipuçları .”