Science子刊：首次在活体大脑中观察基因表达

　　麻省总医院与哈佛医学院的科学家们首次在活体人类大脑中完成了基因表达表观遗传调控成像，这一研究组利用正电子发射断层扫描 (PET) 技术，并结合一种称为 Martinostat 的成像探针……

　　

——第一次科学家们在健康志愿者的活体人脑中观察到了组蛋白去乙酰化酶。

生物通报道：麻省总医院与哈佛医学院的科学家们首次在活体人类大脑中完成了基因表达表观遗传调控成像，这一研究组利用正电子发射断层扫描 (PET) 技术，并结合一种称为 Martinostat 的成像探针，第一次向人们展示了在活跃的人脑中，组蛋白去乙酰化酶是如何工作的，进一步阐释了活脑中的基因活性。

这一研究成果公布在8月10日的Science Translational Medicine杂志上。

基因转录调控因子组蛋白去乙酰化酶（HDAC酶）在许多神经系统疾病，如老年痴呆症病理过程中扮演了重要角色，这一研究组征集了8位健康志愿者，利用优化过的PET成像技术对其成像，模拟了HDAC酶在不同时间里对大脑基因表达的调控。

“这是了解大脑中表观遗传过程的一个良好开端，”来自苏黎世大学的Isabelle Mansuy说（他没有参与这项研究）。

文章作者，麻省总医院Jacob Hooker则表示，“我希望这些色彩斑斓的图谱能帮助我们比对健康人与精神分裂症、阿尔茨海默症等疾病患者的大脑。

（在示踪注射后平均60分钟-90分钟的Martinostat成像图）

过去，人类大脑中的基因活性只能在死人中检测到。不过由于死亡后的大脑组织通常存放超过12个小时，HDAC酶在人类死亡后会迅速发生变化，因此死人大脑中的基因活性与活体大脑中存在显著差异。

这项研究通过7年时间在HDAC酶上捆绑了 Martinosatat化学混合物，并注入8个健康的人体内使用PET扫描，结果发现基因活力对环境的反应灵敏，对它的研究不能脱离自然环境，研究也指出死的大脑与活体大脑显著不同。

“这项研究仅仅只是可以看到HDAC酶的工作机理，并不意味着我们了解了这些信号，” Hooker说，“最大的问题在于，我们能看到患者何时出现异常，但是仍不知道该怎么办。”

（生物通：万纹）

原文摘要：

Insights into neuroepigenetics through human histone deacetylase PET imaging

Epigenetic dysfunction is implicated in many neurological and psychiatric diseases, including Alzheimer’s disease and schizophrenia. Consequently, histone deacetylases (HDACs) are being aggressively pursued as therapeutic targets. However, a fundamental knowledge gap exists regarding the expression and distribution of HDACs in healthy individuals for comparison to disease states. Here, we report the first-in-human evaluation of neuroepigenetic regulation in vivo. Using positron emission tomography with [11C]Martinostat, an imaging probe selective for class I HDACs (isoforms 1, 2, and 3), we found that HDAC expression is higher in cortical gray matter than in white matter, with conserved regional distribution patterns within and between healthy individuals.