Ceea ce arată ca un caleidoscop de înghețată strălucitoare se stropește sau o încrucișare între o nebuloasă și o petrecere de dans din anii 1980 este de fapt ceva și mai uimitor: o viziune nelimitată și detaliată a locațiilor exacte ale ADN-ului și ARN-ului în interiorul unei celule vii.
Metoda care a deschis ușile pentru acest aspect fără precedent în celulele vii - cunoscut sub numele de microscopie ADN - a fost perfecționată pe o perioadă de șase ani, potrivit unui nou studiu.
"Microscopia ADN este un mod cu totul nou de vizualizare a celulelor care captează atât informații spațiale cât și genetice simultan dintr-un singur specimen", a declarat cercetătorul principal al studiului, Joshua Weinstein, asociat postdoctoral la Broad Institute of MIT, a declarat într-un comunicat.
Tehnica permite chiar cercetătorilor să vadă ordinea exactă a nucleotidelor, „literele” care alcătuiesc dubla helixă a ADN-ului și un singur fir de ARN, în cadrul fiecărei celule.
„Ne va permite să vedem cum celulele unice din punct de vedere genetic - cele care includ sistemul imunitar, cancerul sau intestinul, de exemplu - interacționează între ele și dau naștere la o viață complexă multicelulară”, a spus Weinstein.
În ultimele decenii, cercetătorii au dezvoltat o mulțime de instrumente care îi ajută să colecteze date moleculare din probele de țesut. Însă eforturile de asociere a acestei tehnologii cu date spațiale - pentru ca cercetătorii să știe unde și cum este aranjat materialul genetic din interiorul unei celule - implică adesea mașini scumpe și specializate.
Noua abordare face procesul mult mai ușor, au spus cercetătorii. În esență, metoda folosește etichete minuscule - realizate din secvențe de ADN personalizate fiecare cu aproximativ 30 de nucleotide lung - care se fixează pe fiecare ADN și moleculă de ARN dintr-o celulă. Apoi, etichetele sunt replicate până când există sute de copii ale acestora în celulă. Pe măsură ce aceste copii interacționează între ele, se combină și creează etichete ADN unice, au spus cercetătorii.
Interacțiunile dintre aceste etichete ADN sunt esențiale. Odată ce cercetătorii colectează biomoleculele etichetate și le secventează, pot utiliza un algoritm de calculator pentru a decoda și reconstrui pozițiile originale ale etichetelor în celulă, creând o imagine virtuală codată de culoare a eșantionului. Cercetătorii au spus că localizarea fiecărei molecule este similară cu modul în care turnurile de telefonie triangulează locațiile telefoanelor mobile din apropiere.
Tehnica poate ajuta cercetătorii să înțeleagă mai bine diferite tipuri de boli umane. De exemplu, în studiu cercetătorii au arătat că microscopia ADN-ului ar putea cartografia locațiile celulelor canceroase umane individuale într-un eșantion. Aceste tag-uri sintetice de ADN pot ajuta chiar oamenii de știință să mapați locațiile anticorpilor, receptorilor și moleculelor pe celulele tumorale, au spus ei.
„Am folosit ADN-ul într-un mod care este matematic similar cu fotonii în microscopie ușoară”, a spus Weinstein. „Acest lucru ne permite să vizualizăm biologia pe măsură ce celulele o văd și nu așa cum ochiul uman”.
