To, co vypadá jako kaleidoskop žhavých zmrzlinových sypání nebo křížení mezi mlhovinou a taneční párty 80. let, je ve skutečnosti něco ještě úžasnějšího: neomezený a podrobný pohled na přesné umístění DNA a RNA uvnitř živé buňky.
Podle nové studie byla metoda, která otevřela dveře pro tento bezprecedentní pohled uvnitř živých buněk - známý jako DNA mikroskopie - zdokonalena po dobu šesti let.
„DNA mikroskopie je zcela nový způsob vizualizace buněk, který současně zachycuje jak prostorové, tak genetické informace z jediného vzorku,“ uvedl ve sdělení vedoucí výzkumník Joshua Weinstein, postdoktorský spolupracovník v Institutu pro široký výzkum MIT.
Tato technika dokonce umožňuje vědcům vidět přesné pořadí nukleotidů, „písmen“, která tvoří dvojitou spirálu DNA a jednořetězcové RNA, v každé buňce.
„Umožní nám to vidět, jak geneticky jedinečné buňky - například buňky imunitního systému, rakoviny nebo střev - vzájemně interagují a způsobují složitý mnohobuněčný život,“ řekl Weinstein.
V posledních několika desetiletích vědci vyvinuli nesčetné nástroje, které jim pomáhají shromažďovat molekulární data ze vzorků tkáně. Avšak snaha o spárování této technologie s prostorovými daty - aby vědci věděli, kde a jak je uspořádán genetický materiál uvnitř buňky - často zahrnuje drahé a specializované stroje.
Vědci uvedli, že nový přístup tento proces výrazně usnadňuje. Tato metoda v podstatě používá malé značky - vyrobené z přizpůsobených sekvencí DNA, každá o délce asi 30 nukleotidů -, které se zachytí na každé molekule DNA a RNA v buňce. Poté se značky replikují, dokud v buňce nejsou stovky kopií. Jak tyto kopie vzájemně interagují, kombinují a vytvářejí jedinečné štítky DNA, uvedli vědci.
Interakce mezi těmito značkami DNA jsou klíčové. Jakmile vědci shromáždí označené biomolekuly a sekvenují je, mohou pomocí počítačového algoritmu dekódovat a rekonstruovat původní pozice tagů v buňce, čímž vytvoří barevně kódovaný virtuální obraz vzorku. Stanovení polohy každé molekuly je podobné tomu, jak věže mobilních telefonů triangulují umístění blízkých mobilních telefonů, uvedli vědci.
Tato technika může vědcům pomoci lépe porozumět různým druhům lidských chorob. Například ve studii vědci ukázali, že DNA mikroskopie mohla mapovat umístění jednotlivých lidských rakovinných buněk ve vzorku. Tyto syntetické značky DNA mohou vědcům dokonce pomoci zmapovat umístění protilátek, receptorů a molekul na nádorových buňkách.
"Použili jsme DNA způsobem, který je matematicky podobný fotonům ve světelné mikroskopii," řekl Weinstein. "To nám umožňuje vizualizovat biologii tak, jak to vidí buňky, a ne jako lidské oko."
