новости биологии развития

Группа ученых Главного госпиталя Массачусетса (Massachusetts General Hospital) под руководством химика, доктора Якоба Хукера совершила прорыв в изучении эпигенетических процессов в головном мозге человека. Они впервые разработали методику получения паттерна экспрессии генов на живом человеческом мозге.

Сотрудники группы, возглавляемой доктором Хукером, использовали широко известный метод ПЭТ (позитронно-эмиссионная томография), который применяется для оценки пространственного распределения активности мозговых структур. Классический ПЭТ- метод построен на детекции эмиссии позитронов из глюкозы, меченой радиоактивной меткой. Там, где находятся нервные клетки, наиболее активно потребляющие этот универсальный источник энергии, там и светится метка наиболее ярко.

Хукер и его коллеги создали в 2012 году агент «Мартиностат» (название, производное от Martinos Center for Biomedical Imaging at MGH) - небольшую молекулу, содержащую радиоактивную метку, которая проходит гематоэнцефалический барьер и связывается с ферментом деацетилазой гистонов (HDAC) первого типа (всего известно три изоформы этого фермента). Модифицируя гистоны и изменяя конформацию хроматина, гистондеацетилазы играют важную роль в регуляции экспрессии генов. Если гистонацетилазы повышают уровень ацетилирования гистонов, что обычно связанно с повышением транскрипционной активности, то гистондеацетилазы уменьшают уровень ацетилирования и приводят к репрессии генов. Таким образом, на полученных ПЭТ-картинах наиболее интенсивный сигнал в областях, в которых активна система, вызывающая выключение экспрессии генов в нейронах.

До сего дня активацию и торможение генов в мозге человека можно было исследовать только post mortem. В работе представлены результаты, полученные на восьми здоровых добровольцах, картины в очень большой степени совпали. Сейчас невозможно сказать, какие именно гены выключены в этих областях. Для этого необходимы дополнительные исследования, которые можно выполнить только на мертвом мозге.

Авторы работы очень аккуратны в описании перспектив своего подхода. Они полагают, что, прежде всего, с помощью сравнения получаемых томограмм удастся обнаружить ранние признаки таких болезней, как болезнь Альцгеймера, шизофрения, или других заболеваний. Однако представляется, что начинается новая эпоха в исследовании генетических основ психических процессов. Есть большая надежда, что усовершенствование метода позволит получить со временем динамическую картину up and down изменений активности генов при изменении функционального состояния человека. А это уже будет революция.

Рисунок. Карты мозга, полученные с помощью метки [11 C] Мартиностат, демонстрируют высокий уровень связывания в коре. Усредненные за период 60-90 минут после введения метки [11 C] Мартиностатные карты наложены на анатомическую карту, полученную с помощью МРТ.