Kar je videti kot kalejdoskop žarečih sladolednih špricerjev ali križ med meglico in plesno zabavo iz osemdesetih let, je pravzaprav nekaj še bolj osupljivega: neoviran in podroben pogled na natančne lokacije DNK in RNK znotraj žive celice.
Po novi raziskavi je metoda, ki je odprla vrata za ta brez primere, ki je videti v živih celicah - znana kot DNK mikroskopija - izpopolnjena v obdobju šestih let.
"DNK mikroskopija je povsem nov način vizualizacije celic, ki hkrati zajame tako prostorske kot genske informacije iz enega samega vzorca," je v izjavi zapisal vodja raziskave Joshua Weinstein, podoktorski sodelavec na širokem inštitutu MIT.
Tehnika celo omogoča raziskovalcem, da v vsaki celici vidijo natančen vrstni red nukleotidov, "črk", ki sestavljajo dvojno vijačnico DNK in enojni pramen RNA.
"Omogočil nam bo, da vidimo, kako gensko edinstvene celice - tiste, na primer imunski sistem, rak ali črevesje - medsebojno delujejo in dajo zapleteno večcelično življenje," je dejal Weinstein.
V zadnjih nekaj desetletjih so raziskovalci razvili nešteto orodij, ki jim pomagajo zbirati molekularne podatke iz vzorcev tkiv. Toda prizadevanja za združevanje te tehnologije s prostorskimi podatki - tako da raziskovalci vedo, kje in kako je urejen genetski material v celici - pogosto vključujejo drage in specializirane stroje.
Raziskovalci so povedali, da nov pristop precej olajša postopek. V bistvu metoda uporablja drobne oznake - narejene iz prilagojenih sekvenc DNK, dolgih približno 30 nukleotidov -, ki se zaskočijo na vsako molekulo DNK in RNK v celici. Nato se oznake razmnožujejo, dokler v celici ni več sto kopij. Ko se te kopije medsebojno povezujejo, se združujejo in naredijo edinstvene nalepke DNK, so povedali raziskovalci.
Interakcije med temi oznakami DNK so ključne. Ko raziskovalci zberejo označene biomolekule in jih zaporedijo, lahko z računalniškim algoritmom dekodirajo in rekonstruirajo prvotne položaje oznak v celici ter ustvarijo barvno kodirano virtualno sliko vzorca. Raziskovalci so dejali, da je določitev lokacije vsake molekule podobna načinu, kako stolpiči triagulirajo lokacije v bližini.
Tehnika lahko pomaga raziskovalcem, da bolje razumejo različne vrste človeških bolezni. Raziskovalci so na primer pokazali, da lahko z mikroskopijo z DNK mikroskopiramo lokacije posameznih človeških rakavih celic v vzorcu. Te sintetične oznake DNK lahko celo pomagajo znanstvenikom preslikati lokacije protiteles, receptorjev in molekul na tumorskih celicah, so dejali.
"DNK smo uporabili na način, ki je matematično podoben fotonom pri svetlobni mikroskopiji," je dejal Weinstein. "To nam omogoča, da predstavimo biologijo tako, kot jo vidijo celice, in ne tako kot človeško oko."
