基因就如同开关一样，知道哪些基因开启，对于疾病的治疗和监控至关重要。美国加州理工学院研究人员23日在《自然·通讯》杂志线上版发表论文称，他们开发出一种新方法，使用常见的核磁共振成像（MRI）技术，即可观察到体内细胞的基因表达情况。
在MRI过程中，体内氢原子（大多包含在水分子和脂肪中）被电磁波照射后会形成共振，随后释放信号，据此可创建大脑、肌肉和其他组织的图像。医生会利用该技术来观察人体组织的结构或生理功能，诊断病情，但目前还很少有人用它来观察特定细胞的活动情况。
此次，为创建观察特定细胞基因表达的新手段，研究人员将目标瞄向了水通道蛋白。这种蛋白在细胞膜上组成“孔道”，像守门员一样控制着水分子进出细胞。他们发现，增加细胞中水通道蛋白的数量，通过弥散加权MRI，可使这一细胞在图像中显得更加突出。随后，研究人员将水通道蛋白与他们感兴趣的特定基因联系起来，得到报告基因——一种编码可被检测的蛋白质基因。这意味着当这一特定基因被打开时，细胞会过度表达水通道蛋白，弥散加权成像后，细胞在图像中便会更暗一些。他们利用这一手段成功监测了小鼠大脑肿瘤的基因表达情况。
研究人员指出，开发有效的MRI报告基因是生物医学成像领域的“圣杯”，它会让非侵入性观察细胞功能成为现实。以前开发的MRI报告基因有着诸多限制，并不适用于所有人体组织。而此次研究表明，水通道蛋白是开发MRI报告基因的有效工具。水通道蛋白是人体自然产生的，不会引起免疫反应，其过度表达不会对细胞造成负面影响。在正常生理条件下，水通道蛋白增多后，进出细胞的水分子的数量也是一样的，细胞的含水量不会改变。
研究人员表示，目前这一方法虽仅在小鼠实验中取得成功，但其未来临床应用的潜力巨大。
（来源：科技日报 2016-12-27 ）
细胞中的水通道蛋白；Credit: M. Shapiro Laboratory/Caltech
用磁共振成像可视化基因表达
基因告诉细胞要做什么 - 例如，何时修复DNA或何时死亡 - 并且可以像灯开关一样打开或关闭。 知道哪些基因被接通或表达，对于疾病的治疗和监测是重要的。 现在，加州理工学院的科学家首次开发了一种简单的方法，使用通用的成像技术可视化在身体内部的细胞中的基因表达。这项研究于12月23日在线发表在《自然·通讯》杂志上。
化学工程和遗传医学研究所研究员助理教授Mikhail Shapiro实验室的研究人员发明了一种新方法，将磁共振成像（MRI）信号与活细胞（包括肿瘤细胞）中的基因表达联系起来。 该技术最终可用于人类，实现非侵入性地监测基因表达，无需诸如活检的外科手术。
MRI的工作原理是，使用磁场激发身体中的氢原子 ，主要包含在水分子和脂肪中的原子。随后， 激发的原子反过来发射信号，其可以用于产生脑，肌肉和其他组织的图像，并可以基于水分子的局部物理和化学环境来区分。 虽然这种技术被广泛使用，它通常只提供组织或生理功能（如血流）的解剖快照，而不是特定细胞的活动的观察。
“我们认为，如果我们可以将水分子的信号连接到指定的基因的表达，那么我们就可以改变细胞在MRI下的方式，”研究的共同作者，Caltech化学工程博士后学者Arnab Mukherjee说。
该团队的研究转向天然存在于人类中的蛋白质，称为水通道蛋白。 水通道蛋白位于包围细胞的膜内，并作为水分子的守门者，允许它们移入和移出细胞。 Shapiro的团队意识到，可以增加给定细胞水通道蛋白的数量使其在MRI图像中突出，以便获得敏感的水分子运动的扩散加权影像。 然后，他们将水通道蛋白连接到指定的基因，使它成为科学家所称的报告基因。 这意味着当指定的基因被打开时，细胞将过表达水通道蛋白，使得细胞在扩散加权MRI下看起来更暗。
研究人员表明，这种技术已经成功地监测小鼠脑肿瘤中的基因表达。 在植入肿瘤后，他们给小鼠一种药物，触发肿瘤细胞表达水通道蛋白报告基因，这使肿瘤在MRI图像中看起来更暗。
“水通道蛋白的过表达对细胞没有负面影响，因为它是水独有的通道，简单地允许水分子在细胞膜上来回穿过，”Shapiro说。 在正常的生理条件下，进入和离开水通道蛋白表达细胞的水分子的数量是相同的，使得每个细胞中的水的总量不变。 “水通道蛋白是一种非常方便的方式来改变细胞在MRI下的影像。
据Shapiro说，虽然这项工作是在小鼠身上做的，但它有潜在的临床转化希望。 水通道蛋白是一种天然存在的基因，不会引起免疫反应。 先前开发的用于MRI的报告基因在其能力方面受到的限制更为有限，需要使用在一些组织中不总是可用的特定金属。
“一个有效的MRI报告基因是生物医学成像的”圣杯“，因为它将允许细胞功能被非侵入地观察，”Shapiro说。“水通道蛋白是一种思考这个问题的新方法。令人惊奇的是，简单地让水分子更容易进入和离开组织中的细胞，使我们能够远程看到身体内部的细胞。“
参考文献：
1.Arnab Mukherjee, Di Wu, Hunter C. Davis & Mikhail G. Shapiro. Non-invasive imaging using reporter genes altering cellular water permeability. Nature Communications, December 2016；DOI:10.1038/NCOMMS13891
（来源：bio360/MEI 2016-12-27 ）
核磁共振检查不是你想做就能做
核磁共振检查并非是人人都适合的检查项目，患有某些疾病的人群在做核磁共振时就要慎重选择。在这里，为大家盘点一下有哪7类人群不宜做核磁共振检查，快来看看吧。
有关金属植入物：
检查前病人应该对自己以往病史有所了解，必要时须摄X线片确定体内有无金属物存在，有金属物存在者最好事先了解该材料的组成成分。例如带有起搏器及电子刺激仪的病人严禁MR检查，凡安装人造耳蜗或眼内有铁磁性物质的病人也不能做MR检查。如果金属植入物是非铁磁性的，或者在磁场中所受偏转力或吸引力较小，不足以引起物体运动和位移，或者磁场作用力小于金属植入时的内固定力时（例如相当一部分口腔材料、心脏置换的瓣膜、植入几周后的血管内过滤器和支架、不锈钢或一些合金制的骨科材料），MR检查仍然安全可行。但体内有铁磁性的动脉瘤夹和止血夹者不能做MR检查。
脑出血与脑梗塞：
虽然溶栓治疗为患者提供了治疗希望，但能否早期发现病灶是缺血还是出血却至关重要，因为这涉及到两种截然不同的治疗方法。形象地比喻：缺血时间较长的脑部组织如一片久旱的不毛之地，已失去溶栓的价值。近来，MR扩散加权与血流灌注成像从传统的显示皮层动脉的大血管，过渡到用灌注方法进行毛细血管检查，在脑梗塞的早期诊断方面取得了突破性进展。它有助于新旧梗塞的鉴别，脑梗塞和脑出血的鉴别，有利于脑梗塞溶栓时机的选择，而且无需动脉穿刺，无放射损伤，不需注入具有危险性的碘对比剂，检查时间相对较短，检查后不需要做任何观察和处理。病人必须合作，因为成像时间较长，而病人轻微的移动都会影响血管形态的显示而造成误诊。
胃癌：
MR检查将成为胃癌有效和重要的检查方法之一。那么，对于病人来说要做些什么呢？病人检查前要禁食6-10小时，使胃内容物排空；在扫描前10分钟用辅助药物：胰高血糖素或654-Ⅱ，以消除肠里蠕动伪影，使胃处于低张状态，延缓胃的排空；在扫描前5-10分钟一次性服用800-1000ml口服对比剂，体质和耐受性差的病人在扫描前2次服用200-500ml，使胃保持适度充盈状态。
水成像：
其应用范围为胰胆管、泌尿系、脊髓、涎管造影，近来还开展了内耳淋巴、小肠结肠、输卵管、精囊曲管MR成像。其优点为无创伤性，不需要插管，无操作技巧问题，受检查者无痛苦，无逆行感染的危险，有感染者也可做此检查，且无需造影剂，无射线辐射。器官内的液体（水）是天然对比剂，即使完全梗阻，亦可观察梗阻区上下段管腔的影像。对疑有管道狭窄者，可在任何平面获得多方位的影像。其检查费用较贵，图像空间分辨率低，邻近含水器官可与所需的成像器官同时显示，而干扰图像质量及观察。
肌肉骨骼肿瘤：
动态增强MR可进行骨骼及肌肉系统（如骨皮质、肌肉、筋膜等软组织及血管、神经束）肿瘤的鉴别诊断，它对骨髓和软组织敏感。X线平片、血管造影、CT、核素显像在肿瘤的诊断和分期中是重要的，但难以定量进行评价肿瘤放化疗效果，MR则在这方面则显示出优势，并有可能取代CT。
基因成像：
基因表达成像，又称影像标记基因技术，是当今医学影像学、分子生物学、分子遗传学、基因治疗学等多学科研究的前沿和热点。它融分子基因克隆技术、磁共振成像于一体，与常规标记基因技术不同，具有无创伤、无需组织样本的特点。基因成像常用途径在于基因表达的产物能直接被用于成像，治疗基因和MR增强剂连为一体，借助多基因载体可将治疗基因连接至标记基因。
心血管病：
MR辅以超声心动图可解决大多数复杂心脏大血管疾病的诊断。其优点为：心肌和血管壁组织与血流的信号间对比良好，无创伤，可进行任意平面断层扫描，并重复显示心脏大血管的解剖结构，可定量测定心脏体积等。MR可应用于先天性心脏病、心肌病变、心包病变、心脏肿瘤、冠状动脉硬化性心脏病、大血管病变、心脏功能的评价和定量分析。
如果有以上7种情况在做核磁共振前要告知医生哦。
什么是核磁共振
核磁共振（MRI）又叫核磁共振成像技术。是后继CT后医学影像学的又一重大进步。自80年代应用以来，它以极快的速度得到发展。其基本原理：是将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，并将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像，这就叫做核磁共振成像。
核磁共振是一种物理现象，作为一种分析手段广泛应用于物理、化学生物等领域，到1973年才将它用于医学临床检测。为了避免与核医学中放射成像混淆，把它称为核磁共振成像术（MRI）。MRI是一种生物磁自旋成像技术，它是利用原子核自旋运动的特点，在外加磁场内，经射频脉冲激后产生信号，用探测器检测并输入计算机，经过处理转换在屏幕上显示图像。
(来源：家庭医生在线 2016-01-06)