科研新装备:监测和遥控活体中基因表达

　　

生物通报道：随着我们对生物学研究的不断深入，研究人员所使用的研究工具也越来越重要。目前，我们研究工作主要的障碍之一就是如何进入机体组织和细胞，来观察它们内部反应的具体过程。

   在宾夕法尼亚大学，研究人员正在研究惰性气体氙分子（xenon），并利用笼型化合物（Cage）分别将氙原子或者反义核苷酸链置入Cage中使之进入细胞，借助核磁共振设备，从而帮助研究人员观察活体中细胞内的自然的生物化学变化。

   今天9点30分，在美国化学会的第228国际会议室，化学系的Ivan Dmoch owski助理教授详细讲述了他们实验室研究的新一代的成像方法。“我们正在研究新的技术去调控和分析活体和细胞中的生物分子，”Dmochowski说，“这个研究最直接的回报将是：可以在活体中实时观察到蛋白质之间如何相互作用，以及机体中疾病——特别是癌症的发展过程。”

当核磁共振（magnetic resonance imaging，MRI）已经成为科研工作中一个非常有用的工具时，化学家佩恩希望通过利用稀有气体氙分子作为成像的辅助因子，大幅提高MRI监测多个癌症信号的能力。通过在cryptophane Cage中加入单个氙原子，MRI可以追踪氙分子可以发射特殊信号，使其可以灵敏的报告cryptophane Cage外的变化。

“根据这个原理，我们实验室正在研制新的生物传感器，我们希望这个生物传感器可以识别肺癌、脑癌和胰腺癌的生物标记，”Dmochowski谈到，“过段时间，我们将可以在真正形成肿瘤之前通过MRI检测到人体内的可能导致癌症的异常蛋白质。”

Dmochowski和他的同事们，正在研究借助机体中的负责储存生命必需的铁元素的载铁蛋白（ferritin）运输药物进入细胞的可能性。因为载铁蛋白更容易进入细胞内，研究人员正在开发类似载铁蛋白的“笼”（Cage）用于运输药物进入细胞。这个“cage”蛋白有很多有趣的用途，包括作为模仿特洛依木马的药物运输、制作纳米金属分子笼（metal nanoparticles）的模板、以及体内光谱研究的化学探针等等。

为了了解特定基因在胚胎形成过程中的具体作用，Dmochowski实验室正在研究如何使用光线来关闭特定基因的表达。他们已经构建了一个这样的分子——DNA反义核苷酸包在化合物的“笼（Cage）”中，当紫外线或者红外线照射这个Cage时就会释放DNA反义核苷酸，这些反义核酸结合到DNA起始部位并终止基因的表达。

“通过释放这些分子，我们的目标是希望可以在特定时间、在特定细胞内改变蛋白的表达形式，”Dmochowski说。“这就意味着研究人员可以通过像开关一样打开和关闭特定基因的表达，从研究特定基因关闭时发生了什么来研究基因的本质。”