Se, mikä näyttää kaleidoskoopilta hehkuvista jäätelö sprinkleista tai rististä sumun ja 1980-luvun tanssipuolueen välillä, on oikeastaan jotain vielä hämmästyttävämpää: rajoittamaton ja yksityiskohtainen näkymä DNA: n ja RNA: n tarkista sijainnista elävän solun sisällä.
Menetelmä, joka avasi ovet tälle ennennäkemättömälle ulkonäölle elävien solujen sisällä - tunnetaan DNA-mikroskopiana - täydennettiin uuden tutkimuksen mukaan kuuden vuoden aikana.
"DNA-mikroskopia on täysin uusi tapa visualisoida soluja, joka kaappaa sekä tila- että geneettisen informaation samanaikaisesti yhdestä näytteestä", totesi tutkimuksen johtava tutkija Joshua Weinstein, MIT: n Broad Institute -instituutin tohtorikoulutettava, lausunnossa.
Tekniikan avulla tutkijat voivat jopa nähdä tarkan nukleotidijärjestyksen, "kirjaimet", jotka muodostavat DNA: n kaksoiskierre ja RNA: n yhden juosteen, jokaisessa solussa.
"Sen avulla voimme nähdä, kuinka geneettisesti ainutlaatuiset solut - esimerkiksi ne, jotka käsittävät immuunijärjestelmän, syövän tai suolen - ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa ja aiheuttavat monisoluisen monimutkaisen elämän", Weinstein sanoi.
Viime vuosikymmeninä tutkijat ovat kehittäneet lukemattomia työkaluja, jotka auttavat heitä keräämään molekyylitietoja kudosnäytteistä. Mutta pyrkimykset yhdistää tämä tekniikka paikkatietoon - jotta tutkijat tietävät missä ja miten solun sisällä oleva geneettinen materiaali on järjestetty - vaativat usein kalliita ja erikoistuneita koneita.
Uusi lähestymistapa tekee prosessista paljon helpompaa, tutkijat sanoivat. Pohjimmiltaan menetelmä käyttää pieniä merkintöjä - jotka on tehty räätälöityistä DNA-sekvensseistä, joista jokainen on noin 30 nukleotidiä pitkä -, jotka lukittuvat jokaiseen solun DNA- ja RNA-molekyyliin. Sitten tunnisteet toistetaan, kunnes solussa on niistä satoja kopioita. Koska nämä kopiot ovat vuorovaikutuksessa keskenään, ne yhdistävät ja tekevät ainutlaatuisia DNA-leimoja, tutkijat kertoivat.
Näiden DNA-leimojen väliset vuorovaikutukset ovat avainasemassa. Kun tutkijat ovat keränneet merkityt biomolekyylit ja järjestäneet ne, he voivat käyttää tietokonealgoritmia dekoodata ja rekonstruoida tunnisteiden alkuperäiset sijainnit solussa luomalla näytteen värikoodattu virtuaalikuva. Jokaisen molekyylin sijainnin määrittäminen on samanlainen kuin miten matkapuhelinten tornit kolmiota läheisten matkapuhelinten sijainnit, tutkijat sanoivat.
Tekniikka voi auttaa tutkijoita ymmärtämään paremmin erilaisia ihmisen sairauksia. Esimerkiksi tutkimuksessa tutkijat osoittivat, että DNA-mikroskopia voisi kartoittaa yksittäisten ihmisen syöpäsolujen sijainnin näytteessä. Nämä synteettiset DNA-merkinnät voivat jopa auttaa tutkijoita kartoittamaan vasta-aineiden, reseptoreiden ja molekyylien sijainnit kasvainsoluissa, he sanoivat.
"Olemme käyttäneet DNA: ta tavalla, joka on matemaattisesti samanlainen kuin fotonit valomikroskopiassa", Weinstein sanoi. "Tämän avulla voimme visualisoida biologian solujen näkeessä sen sijaan, kuin ihmisen silmä tekee."
