Genetically-controlled MRI contrast agents for functional brain imaging

用于功能性脑成像的基因控制 MRI 造影剂

基本信息

  • 批准号:
    7430130
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 251.75万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2007
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2007-09-30 至 2012-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Understanding how the brain controls behavior is one of the outstanding scientific problems of today. The methods most needed to study neural mechanisms of behavior will combine the noninvasiveness and whole-brain coverage of magnetic resonance imaging (MRI) with the precision of cellular recording tech- niques like electrophysiology and fluorescence microscopy. Here we propose to develop a new set of neu- roimaging techniques that approach this ideal. The methods rely on the use of protein-based sensors that report aspects of neural function and may be targeted to specific cells or cell types. Unlike protein sensors developed previously for optical imaging, the sensors we propose to create will incorporate MRI contrast agents, meaning that they can be monitored across entire, intact brains; genetic targeting will allow neural activity of defined “circuit elements” to be identified and integrated into explanatory models of brain function. In the first two Specific Aims, we propose to form and apply genetically-encoded calcium-sensitive contrast agents based on the iron storage protein ferritin (Ft). Our preliminary data and recently published results indicate feasibility of the design, which we will test in rats once it has been validated in cell culture. Ft- based sensors may not offer enough sensitivity for functional imaging of sparse or subtle changes in neu- ronal physiology, however. To address this, we propose in Aims 3-4 to develop a second genetically- controlled system in which markers of neuronal activity are transduced and amplified by enzymes into ro- bust signals that may be read out using powerful exogenous contrast agents. This program is an ambitious and high-impact endeavor that, once accomplished, will change the way researchers study the brain. The PI and his laboratory have the diversity of experience, record of effective collaborations, and risk-taking spirit that will allow them to introduce a new generation of brain measurements and empirical approaches in neuroscience.
了解大脑如何控制行为是当今突出的科学问题之一。 研究行为的神经机制最需要的方法将联合收割机的非侵入性和 磁共振成像(MRI)的全脑覆盖,具有细胞记录技术的精度, 比如电生理学和荧光显微镜。在这里,我们建议开发一套新的新- 这是一种接近这一理想的图像处理技术。这些方法依赖于使用基于蛋白质的传感器, 报告神经功能的各个方面,并且可以靶向特定的细胞或细胞类型。与蛋白质传感器不同 我们之前为光学成像开发的传感器,我们提议创建的传感器将包含MRI对比度 这意味着它们可以在整个完整的大脑中进行监测;遗传靶向将允许神经 活动的定义“电路元件”被识别和整合到解释模型的大脑功能。 在前两个具体目标中,我们建议形成和应用遗传编码的钙敏感对比 基于铁储存蛋白铁蛋白(Ft)的药物。我们的初步数据和最近发表的结果 表明设计的可行性,一旦在细胞培养中得到验证,我们将在大鼠中进行测试。Ft- 的传感器可能不能提供足够的灵敏度,用于神经元中稀疏或细微变化的功能成像, 然而,生理学。为了解决这一问题,我们在目标3-4中建议开发第二个基因- 受控系统,其中神经元活动的标记物被酶转导并放大到ro- 可以使用强大的外源性造影剂读出的突发信号。这是一个雄心勃勃的计划。 一旦完成,将改变研究人员研究大脑的方式。的 PI和他的实验室拥有丰富的经验,有效的合作记录和冒险精神。 精神,这将使他们能够引入新一代的大脑测量和经验方法, 神经科学

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Challenges for Molecular Neuroimaging with MRI.
A secreted enzyme reporter system for MRI.
  • DOI:
    10.1002/anie.200906712
  • 发表时间:
    2010-05-25
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Westmeyer, Gil G.;Durocher, Yves;Jasanoff, Alan
  • 通讯作者:
    Jasanoff, Alan
MRI-based detection of alkaline phosphatase gene reporter activity using a porphyrin solubility switch.
  • DOI:
    10.1016/j.chembiol.2014.01.012
  • 发表时间:
    2014-03-20
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Westmeyer GG;Emer Y;Lintelmann J;Jasanoff A
  • 通讯作者:
    Jasanoff A
Molecular-level functional magnetic resonance imaging of dopaminergic signaling.
  • DOI:
    10.1126/science.1249380
  • 发表时间:
    2014-05-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    56.9
  • 作者:
    Lee, Taekwan;Cai, Lili X.;Lelyveld, Victor S.;Hai, Aviad;Jasanoff, Alan
  • 通讯作者:
    Jasanoff, Alan
Metalloprotein-based MRI probes.
  • DOI:
    10.1016/j.febslet.2013.01.044
  • 发表时间:
    2013-04-17
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.5
  • 作者:
    Matsumoto Y;Jasanoff A
  • 通讯作者:
    Jasanoff A
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知道了