Tas, kas izskatās pēc kvēlojošu saldējuma sprinkleru kaleidoskopa vai krustojuma starp miglāju un astoņdesmito gadu deju ballīti, patiesībā ir kaut kas vēl pārsteidzošāks: neierobežots un detalizēts priekšstats par precīzām DNS un RNS atrašanās vietām dzīvā šūnā.
Saskaņā ar jaunu pētījumu sešu gadu laikā tika pilnveidota metode, kas atvēra durvis šim nepieredzētajam skatam dzīvajās šūnās - pazīstama kā DNS mikroskopija.
"DNS mikroskopija ir pilnīgi jauns šūnu vizualizācijas veids, kas vienlaikus uztver gan telpisko, gan ģenētisko informāciju no viena parauga," teikts pētījuma vadošā pētnieka Džošua Veinšteina, MIT Plašā institūta pēcdoktorantūras līdzstrādnieka, paziņojumā.
Metode pat ļauj pētniekiem redzēt precīzu nukleotīdu secību - "burtus", kas veido DNS dubulto spirāli un RNS atsevišķo virkni katrā šūnā.
"Tas ļaus mums redzēt, kā ģenētiski unikālās šūnas - tādas, kas satur imūnsistēmu, vēzi vai zarnas - mijiedarbojas savā starpā un rada sarežģītu daudzšūnu dzīvi," sacīja Veinšteins.
Pēdējo desmitgažu laikā pētnieki ir izstrādājuši neskaitāmus rīkus, kas palīdz viņiem savākt molekulāros datus no audu paraugiem. Bet centieni savienot šo tehnoloģiju ar telpiskajiem datiem - lai pētnieki zinātu, kur un kā šūnas iekšienē ir sakārtots ģenētiskais materiāls - bieži ir saistīti ar dārgām un specializētām mašīnām.
Jaunā pieeja ievērojami atvieglo procesu, sacīja pētnieki. Būtībā šajā metodē tiek izmantotas niecīgas atzīmes - izgatavotas no pielāgotām DNS sekvencēm, kuru garums ir aptuveni 30 nukleotīdu -, kas piestiprinās pie katras šūnas DNS un RNS molekulas. Pēc tam tagus atkārto, līdz šūnā ir simtiem to kopiju. Tā kā šīs kopijas mijiedarbojas viena ar otru, tās apvieno un veido unikālas DNS etiķetes, sacīja pētnieki.
Šo DNS marķējumu mijiedarbība ir galvenā. Kad pētnieki savāc marķētās biomolekulas un secīgi tās sakārto, viņi var izmantot datora algoritmu, lai atšifrētu un rekonstruētu tagu sākotnējās pozīcijas šūnā, izveidojot krāsu kodētu parauga virtuālo attēlu. Katras molekulas atrašanās vietas precīza noteikšana ir līdzīga tam, kā mobilo tālruņu torņi trīsstūrē blakus esošo mobilo tālruņu atrašanās vietas, sacīja pētnieki.
Šis paņēmiens var palīdzēt pētniekiem labāk izprast dažādu veidu cilvēku slimības. Piemēram, pētījumā pētnieki parādīja, ka DNS mikroskopija var kartēt atsevišķu cilvēka vēža šūnu atrašanās vietas paraugā. Šie sintētiskie DNS tagi var pat palīdzēt zinātniekiem kartēt antivielu, receptoru un molekulu atrašanās vietas audzēja šūnās, viņi teica.
"Mēs esam izmantojuši DNS tādā veidā, kas matemātiski ir līdzīgs fotoniem gaismas mikroskopijā," sacīja Veinšteins. "Tas ļauj mums vizualizēt bioloģiju, kā šūnas to redz, nevis tā, kā to dara cilvēka acs."
