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杰出的科学问题之一。 研究行为神经机制最需要的方法将结合无创和 磁共振成像(MRI)的全脑覆盖范围,具有细胞记录技术的精度 电生理学和荧光显微镜之类的有害物质。在这里,我们建议开发一套新的neu- 漫游技术接近这一理想。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,可以针对特定的细胞或细胞类型。与蛋白质传感器不同 先前用于光学成像的开发,我们建议创建的传感器将结合MRI对比度 代理,这意味着可以在整个完整的大脑中监视它们;遗传靶向将允许神经元 定义的“电路元素”的活性被识别并整合到大脑功能的利用模型中。 在前两个具体目标中,我们建议形成并应用一般编码的钙敏感对比度 基于铁储存蛋白铁蛋白(FT)的剂。我们的初步数据并最近发布了结果 表示设计的可行性,一旦在细胞培养中验证大鼠,我们将在大鼠中进行测试。 f 基于基于的传感器可能无法提供足够的灵敏度来实现稀疏或微妙变化的功能成像 但是,罗纳尔生理学。为了解决这个问题,我们在目标3-4中提出要开发第二个遗传的第二个 受控系统,其中神经元活性的标志物被酶转化并扩增为ro- 胸围信号可能会使用强大的外源对比度读取。这个程序是一个雄心勃勃的 一旦完成,就会改变研究人员研究大脑的方式。 Pi和他的实验室具有多样的经验,有效的合作记录和冒险 将使他们引入新一代大脑测量和经验方法的精神 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
Adventures in neurobioengineering.
神经生物工程的冒险。
  • DOI:
    10.1021/cn300102p
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Jasanoff,Alan
  • 通讯作者:
    Jasanoff,Alan
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