人工智能学家作者：SharonBegley翻译：younger审校：心原文：scientificamerican该技术是传统PET（正电子发射型计算机断层显像）技术的变体，可以创新性地显示基因活化情况。本周三，有几位科学家宣布发明了一种新的神经影像工具，不仅能像传统技术一样提供大脑图片，还首次显示了活体大脑中基因打开和关闭的区域。目前，只能在人类尸体中探测大脑中的基因活化。通过观察仍处于思考、感受和记忆状态的大脑中的DNA的开关情况，这项技术能够发现精神健康的基因基础，并有望在未来探测到老年痴呆症、精神分裂症或其他疾病患者大脑的早期患病迹象。“这项技术很有开拓性，让人非常激动。”美国国家药物滥用研究所的JohnSatterlee说，他负责协调NIH（美国国家卫生研究院）的基因静默和基因活化研究，未参与该技术的研发。“这项研究把我们带到了一个未知的境地”——人类活体大脑中基因表达的模式——“并为我们探了探路。”随着神经科学家们逐渐意识到遗传DNA序列几乎无法解释精神疾病，大脑表观遗传学——研究不同结构中哪些基因会打开或关闭的学科——就成为了热门研究课题。对于各类大脑紊乱疾病，如上瘾，老年痴呆症，雷特氏症候群，抑郁症，精神分裂症以及增龄性变化等，基因开启或关闭情况尤为重要。人们生活中的重大事件可能改变基因的开关状态，因此表现遗传变异可能就是人类在悲惨经历或创伤经历后大脑产生长期变化的原因。基因活性“对环境非常敏感，我们不能脱离它的自然背景对它独立研究，”引领这次研医院(MGH)的化学家JacobHooker在《科学转译医学》期刊中说到。“死亡细胞和有生命的细胞有巨大差异。”这种新技术是PET的变体，传统PET技术从具有放射性标记的葡萄糖（大脑的能量来源）中，探测出名为正电子的亚原子粒子的排放情况，以此标识活跃的大脑区域。新型PET技术则从具有放射性标记的“Martinostat”中检测正电子。Martinostat是Hooker和同事在年创造的小型分子。（他们已将Martinostat注册专利。）Hooker表示，在一系列“油脂球”一样的原子的帮助下，这种分子经过静脉注射会滑过血脑屏障。进入大脑以后，该分子就会与HDAC酶绑定在一起。HDAC酶能够关闭基因，其中包括突触形成、学习和记忆行为期间的重要基因。然后PET会探测到正电子，大脑地图就会显示基因关闭的位置。该技术或许将首次尝试解密大脑中基因关闭会触发疾病的位置。Hooker的团队曾在80名志愿者身上使用了Martinostat（该物质得名于MGH的马蒂诺生物医学造影中心）。这些科学家们希望能够证明该技术适用于活体大脑。除一些原理论证外，他们也取得了一些初步发现。在大脑后侧的小脑和壳核中，可使基因沉默的分子最多。其中小脑负责调节运动，而壳核不仅调节运动还协调某种形式的学习行为。而在海马体（形成记忆）和杏仁核（处理和生产愤怒等情绪）中这种分子最为稀少。这种模式形成的原因还不清晰，但科学家猜测，含这类分子最少的区域可能具有最高的“神经可塑性”，或最有可能会因为某人的生活状况改变这些区域的神经元连接情况。除了大脑区域的不同，人与人之间的相似之处则更为让人称奇。某个人大脑中含有大量基因静默的区域，在其他人的大脑中这些区域同样也有大量基因静默，对于基因静默较少的区域也是这样。这种统一性表明，健康的活体大脑中可能有一个基因活化的基线模型。那么，大脑偏离该模型则可用来在症状出现之前诊断疾病。比如，在已故的老年痴呆症患者大脑里，海马体中充满了让基因静默的分子。“我希望，这些色彩斑斓的地图能有助于我们将健康大脑与患有精神分裂症，老年痴呆症等疾病的患者的大脑相比较，并精确地定位出基因表达模式异常的区域。”Hooker说。这种新型PET技术无法确认活体大脑中具体哪些特定基因正在关闭，但可确认已死亡的大脑中关闭的基因，Hooker说，“我们正想办法映射出进行各类活动的有哪些基因。”Hooker团队还用该技术对9位精神分裂症患者和几位亨丁顿舞蹈症患者的大脑中的基因表达模型进行了成像。他们对老年痴呆症患者的研究已经获得资助。实验结果可能会解释基因静默造成不同人体情况的原因，还可能为未来的治疗指明方向。“这为我们迈出了第一步，我们可以去观察基因开关信号如何造成或至少如何预示大脑疾病的产生，”NIH的Satterlee说。该技术未来的可能性已经引起生物科技行业的注意。位于剑桥市的创业公司RodinTherapeutics正致力于研发药物抑制使基因发生静默的酶，该药物有望治疗老年痴呆症，帕金森症和PTSD(创伤后精神压力症)等。基于该研究的巨大前景，生物科技巨头Biogen愿意投资5亿美元。
未来科技学院筹备成立，开讲前沿科技未来发展趋势
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