Това, което прилича на калейдоскоп от светещи сладоледени пръски или кръстоска между мъглявина и танцово парти от 80-те, всъщност е нещо още по-изумително: неограничен и детайлен оглед на точните места на ДНК и РНК вътре в жива клетка.
Методът, който отвори вратите за този безпрецедентен поглед вътре в живите клетки - известен като ДНК микроскопия - е усъвършенстван за период от шест години, според ново проучване.
"ДНК микроскопията е изцяло нов начин за визуализиране на клетки, който улавя едновременно пространствена и генетична информация от един-единствен образец", казва в изявление водещият изследовател Джошуа Вайнщайн, докторантура в Широкия институт на MIT.
Техниката дори позволява на изследователите да видят точния ред на нуклеотидите, "буквите", които съставят двойната спирала на ДНК и единичната верига на РНК, във всяка клетка.
„Това ще ни позволи да видим как генетично уникалните клетки - тези, включващи имунната система, рак или червата, например, си взаимодействат помежду си и пораждат сложен многоклетъчен живот“, каза Вайнщайн.
През последните няколко десетилетия изследователите разработиха безброй инструменти, които им помагат да събират молекулни данни от тъканни проби. Но усилията за съчетаване на тази технология с пространствени данни - така че изследователите да знаят къде и как е подреден генетичният материал в клетката - често включват скъпи и специализирани машини.
Новият подход улеснява процеса много по-лесно, казаха изследователите. По същество методът използва малки етикети - направени от персонализирани последователности на ДНК, всеки с дължина около 30 нуклеотиди - които се придържат към всяка молекула на ДНК и РНК в клетка. След това таговете се репликират, докато в клетката има стотици копия от тях. Тъй като тези копия си взаимодействат помежду си, те се комбинират и правят уникални ДНК етикети, казаха изследователите.
Взаимодействията между тези ДНК маркери са ключови. След като изследователите събират белязаните биомолекули и ги секвентират, те могат да използват компютърен алгоритъм за декодиране и реконструкция на първоначалните позиции на етикетите в клетката, създавайки цветно виртуално изображение на пробата. Определянето на местоположението на всяка молекула е подобно на това как кулата за мобилни телефони триъгълно определя местоположението на близките мобилни телефони, казаха изследователите.
Техниката може да помогне на изследователите да разберат по-добре различните видове човешки заболявания. Например, в изследването изследователите показаха, че ДНК микроскопията може да картографира местоположенията на отделни ракови клетки при хора в проба. Тези етикети на синтетична ДНК могат дори да помогнат на учените да картографират местоположението на антитела, рецептори и молекули върху туморните клетки, казаха те.
"Използвали сме ДНК по начин, който е математически подобен на фотоните при светлинна микроскопия", каза Вайнщайн. "Това ни позволява да визуализираме биологията така, както клетките я виждат, а не както човешкото око прави."
