То, что похоже на калейдоскоп светящихся брызг мороженого или помесь туманности и танцевальной вечеринки 1980-х, на самом деле является чем-то еще более удивительным: беспрепятственное и детальное представление о точном расположении ДНК и РНК внутри живой клетки.
Согласно новому исследованию, метод, который открыл двери для этого беспрецедентного взгляда на живые клетки - известный как ДНК-микроскопия - был усовершенствован в течение шести лет.
«ДНК-микроскопия - это совершенно новый способ визуализации клеток, которые одновременно собирают как пространственную, так и генетическую информацию из одного образца», - сказал в своем заявлении исследователь-исследователь Джошуа Вайнштейн, сотрудник докторской диссертации в Университете Массачусетского технологического института.
Техника даже позволяет исследователям видеть точный порядок нуклеотидов, «букв», составляющих двойную спираль ДНК и единственную цепь РНК, внутри каждой клетки.
«Это позволит нам увидеть, как генетически уникальные клетки - например, клетки иммунной системы, рака или кишечника - взаимодействуют друг с другом и вызывают сложную многоклеточную жизнь», - сказал Вайнштейн.
За последние несколько десятилетий исследователи разработали множество инструментов, которые помогают им собирать молекулярные данные из образцов тканей. Но попытки соединить эту технологию с пространственными данными - чтобы исследователи знали, где и как устроен генетический материал внутри клетки - часто требуют дорогого и специализированного оборудования.
По словам исследователей, новый подход значительно облегчает процесс. По сути, в этом методе используются крошечные метки - сделанные из индивидуальных последовательностей ДНК, каждая длиной около 30 нуклеотидов, - которые фиксируются на каждой молекуле ДНК и РНК в клетке. Затем теги реплицируются, пока в ячейке не появятся сотни их копий. По словам исследователей, поскольку эти копии взаимодействуют друг с другом, они объединяются и создают уникальные ДНК-метки.
Взаимодействие между этими метками ДНК является ключевым. После того, как исследователи соберут помеченные биомолекулы и упорядочат их, они смогут использовать компьютерный алгоритм для декодирования и восстановления исходных положений меток в ячейке, создавая виртуальное изображение образца с цветовой кодировкой. По словам исследователей, точное определение местоположения каждой молекулы аналогично тому, как вышки сотовых телефонов триангулируют местоположения соседних мобильных телефонов.
Техника может помочь исследователям лучше понять различные виды заболеваний человека. Например, в исследовании исследователи показали, что ДНК-микроскопия может картировать расположение отдельных раковых клеток человека в образце. Эти синтетические ДНК-метки могут даже помочь ученым составить карту расположения антител, рецепторов и молекул на опухолевых клетках.
«Мы использовали ДНК таким образом, который математически похож на фотоны в световой микроскопии», - сказал Вайнштейн. «Это позволяет нам визуализировать биологию так, как ее видят клетки, а не как человеческий глаз».
