基因的开启和关闭，可以决定一个人的身体健康。

美国加州理工学院研究人员在《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。

日本开发出人工光传感器 以红色光诱导基因表达

    东京农工大学2016年11月24日宣布，通过对源自蓝绿藻的光传感器蛋白质实施改造，成功开发出了以红色光诱导基因表达的“人工光传感器”。近年来，在生物能源相关物质及医药品的生产等领域，使用生物的“生物工艺”变得愈发重要，可利用光合作用生产多种物质的蓝绿藻的能力备受关注。

　　以前研究小组成功开发出了通过照射绿色光来控制蓝绿藻基因表达的新型系统。该系统由感知绿色光的传感器蛋白质、从传感器蛋白质接受信号后激活的转录因子，以及被激活后的转录因子激活的启动子构成。

　　传感器蛋白质由接受光的传感器部分、转录因子激酶，以及连接两者的线圈状连接键部分构成。传感器部分接受绿色光后其构造会发生变化，引发连接键扭曲，这时传感器与酶会形成特定位置关系，随后酶被激活，从而使转录因子激活。虽然在红色光下酶不会被激活，但连接键长且柔软，因此位置关系摇摆不定，所以其控制并不严密。

    此次研究小组通过调节连接键部分的线圈长度，调整了传感器与酶的位置关系，尝试由此使传感器蛋白质对光的响应及控制严密化。试制的人工光传感器与通常情况相反，是在红色光下使酶激活。估计此次是因为传感器与酶的位置关系与通常情况相反，才使酶对红色光产生了反应。另外，接合键变短后位置摇摆的情况减少，使酶活性的激活和失活能够更利落地切换。

　　此次研究成果以利用DNA重组技术设计、创造具有全新功能的生物这一“合成生物学”理念为基础。通过将此次获得成功的、使利用光的基因表达控制功能发生改变的技术应用到蓝绿藻等可生产有用物质的微生物中，有望使具有高功能的新型生物工艺的开发得到迅速推进。

　　此次研究项目是日本科学技术振兴机构（JST）推进的战略性创造研究推进事业团队型研究（CREAT）的一部分，相关研究成果已于2016年11月24日（英国时间）刊登在英国科学期刊《科学报告》（ScientificReports）的在线版上。

灵长类动物脑内基因表达“地图”绘成 

　　英国《自然》杂志在线发表的一篇神经科学论文发布了一个全新的大脑图集，绘制了灵长类动物出生前后大脑中基因表达的位置。这份高分辨率的“地图”不仅能揭示大脑是如何发育的，也可以加深人们对神经发育障碍背后过程的了解。

　　美国政府曾在2013年公布“推进创新神经技术脑研究计划”（简称BRAIN计划或脑计划），旨在探索人类大脑工作机制、绘制脑活动全图，并最终开发出针对大脑疾病的疗法，其重要程度被认为可与人类基因组计划相媲美。美国西雅图艾伦脑科学研究所的两组科学家，在2014年曾公布人类胎儿妊娠中期详细的大脑基因表达图谱，以及第一个哺乳动物（小鼠）全脑神经元连接图谱。

    此次，艾伦脑科学研究所的艾德·雷恩和他的研究团队，创建了一个恒河猴大脑发育的高清图集。研究人员在精细的解剖层面，揭示了从妊娠早期到青年期的基因表达随着时间变化的情况。该图集显示，最活跃的变化出现在产前，而在出生后，皮质区获得类似成人的分子模式出乎意料的晚。先前被认为与神经发育障碍相关的基因，在新皮质中显示出了与特定疾病相关模式的共表达。

　　该研究还表明，人类大脑的发育基因表达模式与猴子的接近程度，要高于和啮齿类动物（鼠与兔等）的接近程度，在大脑发育中大约有9％的基因表现出了人类特有的基因表达模式。这证实了恒河猴作为非人类灵长类动物在人类大脑发育和疾病研究中的模型价值。同时，这项新图集有助于突出人类大脑组织中特定的基因表达模式，这将有助于科学家进一步了解，例如自闭症谱系障碍以及精神分裂症等病症背后的机制。

IFN-γ共同调节激活B细胞T-bet基因表达

　　尽管T-bet最初被发现作用了CD4T细胞的分化，但它也同样参与了多种免疫细胞的转录调节活动。

　　在慢性病毒感染中，B细胞内部的T-bet的能够促进其产生IgG2a，从而抑制病毒的感染。另外，T-bet也参与了与年龄相关的B细胞的产生，这部分B细胞与常规B细胞不同，但对病毒的清除以及自体体液免疫反应同样重要。

　　最后，大部分T-bet阳性的B细胞都表达CD11c，这一表型特征标志着机体存在病毒、细菌或其它病原体的感染。

　　尽管越来越多的证据表明T-bet阳性B细胞的生理作用，但这一亚群细胞的产生机制，以及其生理功能的调节过程都不太清楚。

　　此前研究表明后天或先天的免疫受体，包括BCR以及TLR以及来自Tfh细胞的信号等都参与了T-bet阳性B细胞的分化与效应。具体地，IL-12、IL-18、IFN-g等都能够引起活化B细胞中T-bet转录因子的表达。不过，这些因子调节T-bet表达的胞内信号通路仍然没有完全揭示。

    针对这一问题，来自美国宾夕法尼亚大学医学院的Michael P. Cancro课题组进行了深入研究，相关结果发表在最近一期的《Journal of Immunology》杂志上。

　　首先，作者通过体外刺激B细胞表面的TLR9受体，并给予IL-21的刺激，结果显示，IL-21能够进一步上调受到TL-9刺激后的B细胞中的T-bet基因的表达。进一步，作者发现IFN-g也具有上述效果，但IL-4则能够抑制IL-21引起的T-bet的表达。为了研究IL-21与IL-4是否直接调节了B细胞中T-bet的表达，作者将野生型B细胞与IL21r-/-或Stat-/-B细胞进行共同孵育。

　　其中IL21R是IL-21的受体，而STAT6则是IL-4信号通路中的关键元件。作者希望了解这种共同孵育的操作能否产生一些细胞间的传递效应。

　　结果显示，虽然IL-21能够促进野生型B细胞中T-bet的表达，而共同培养物中的突变体B细胞则始终呈T-bet阴性。

　　这一结果表明IL-21信号直接调节了T-bet的活化。同样的，作者也证明了IL-4的抑制作用也是直接作用于IL-21信号本身。

　　进一步，作者通过体内试验验证了上述三种细胞因子能够调节胞内T-bet阳性、CD11c阳性的B细胞的形成，而IL-21促进CD11c的表达并不依赖于T-bet的活化。在流感病毒感染过程中，由于B细胞中的天然免疫受体被病毒抗原激活，即使缺少IFN-g，机体也能够产生T-bet、CD11c双阳性的B细胞，尽管此时常规B细胞的数量有明显的缺陷。

　　综上，作者证明了IL-4与IL-21协同作用调节了T-bet、CD11c双阳性B细胞的产生，这一过程并不依赖于IFN-g。