Те, що схоже на калейдоскоп світиться морозива, що переливається, або перехрестя між туманністю та танцювальною вечіркою 1980-х років, насправді є щось ще більш дивовижне: безперебійний та детальний вигляд точних місць розташування ДНК та РНК всередині живої клітини.
Згідно з новим дослідженням, метод, який відкрив двері для цього безпрецедентного погляду всередині живих клітин - відомий як ДНК-мікроскопія - був удосконалений протягом шести років.
"ДНК-мікроскопія - це абсолютно новий спосіб візуалізації клітин, який одночасно знімає просторову та генетичну інформацію з одного зразка", - йдеться в повідомленні провідного дослідника Джошуа Вайнштейна, докторального співробітника Широкого інституту MIT.
Ця методика навіть дозволяє дослідникам бачити точний порядок нуклеотидів, "літери", що складають подвійну спіраль ДНК і єдину ланцюг РНК, в межах кожної клітини.
"Це дозволить нам побачити, як генетично унікальні клітини - ті, що містять імунну систему, рак або кишечник, наприклад, - взаємодіють один з одним і породжують складне багатоклітинне життя", - сказав Вайнштейн.
За останні кілька десятиліть дослідники розробили безліч інструментів, які допомагають їм збирати молекулярні дані з зразків тканин. Але зусилля по з’єднанню цієї технології з просторовими даними - щоб дослідники знали, де і як влаштований генетичний матеріал всередині клітини - часто передбачають дорогу і спеціалізовану техніку.
Новий підхід значно спрощує процес, зазначили дослідники. По суті, метод використовує крихітні мітки - зроблені на основі індивідуальних послідовностей ДНК, довжиною приблизно по 30 нуклеотидів - які фіксуються на кожній молекулі ДНК та РНК у клітині. Потім теги реплікуються, поки в комірці не буде сотні копій. Оскільки ці копії взаємодіють між собою, вони поєднуються та роблять унікальні мітки ДНК, зазначають дослідники.
Взаємодія між цими ДНК-тегами є ключовою. Після того як дослідники збирають мічені біомолекули і послідовно їх застосовують, вони можуть використовувати комп’ютерний алгоритм для декодування та реконструкції початкових позицій тегів у комірці, створюючи кольорове віртуальне зображення зразка. Визначення місця розташування кожної молекули схоже на те, як вежі мобільних телефонів тріангулюють місця розташування мобільних телефонів, які знаходяться поблизу.
Метод може допомогти дослідникам краще зрозуміти різні види захворювань людини. Наприклад, у своєму дослідженні дослідники показали, що мікроскопія ДНК може відображати розташування окремих клітин раку людини у зразку. Ці теги на синтетичній ДНК можуть навіть допомогти вченим зіставити розташування антитіл, рецепторів та молекул на пухлинних клітинах, сказали вони.
"Ми використовували ДНК способом, який математично схожий на фотони у світлій мікроскопії", - сказав Вайнштейн. "Це дозволяє нам візуалізувати біологію так, як клітини бачать її, а не як людське око".
