Исследователи разработали технологию объемной ДНК-микроскопии, которая позволяет отследить точное расположение генетического материала внутри клетки. Метод использует ДНК-метки (UMI), которые взаимодействуют друг с другом. Это запускает химическую реакцию, которая создает новые последовательности, называемые уникальными идентификаторами событий (UEI), которые уникальны для каждой пары. Компьютерная модель на основе этих идентификаторов воссоздает пространственную карту генетического материала. Ученые протестировали метод на эмбрионе рыбки данио-рерио. Подход, не требующий стандартной микроскопии, может стать ключом к изучению опухолей, иммунных реакций и других сложных систем. Работа опубликована в журнале Nature Biotechnology.
Обычно ученые используют различные методы микроскопии, такие как световая или электронная микроскопия, чтобы увидеть, как устроены клетки и что происходит внутри них. Световая микроскопия может показать крупные структуры клеток, а электронная позволяет увидеть более мелкие детали, такие как мембраны и органеллы. Однако эти методы не всегда могут точно определить, где находятся определенные гены или молекулы внутри клетки.
Ученые разработали новую технологи, которую назвали объемной ДНК-микроскопией. Эта методика позволяет создавать трехмерные изображения целых клеток изнутри, показывая, где находятся конкретные генетические последовательности и как они взаимодействуют друг с другом.
Для этого ученые используют короткие последовательности ДНК, называемые уникальными молекулярными идентификаторами (UMI). Эти UMI прикрепляются к молекулам ДНК и РНК в клетках и начинают копироваться. В результате химической реакции образуются новые последовательности, называемые уникальными идентификаторами событий (UEI), которые уникальны для каждой пары UMI. Чем ближе находятся UMI друг к другу, тем чаще они взаимодействуют и тем больше UEI образуется. После секвенирования ДНК и РНК компьютерная модель восстанавливает исходные положения молекул, анализируя взаимодействия между UMI, что позволяет создать пространственную карту генов.
«Вместо того чтобы полагаться на оптический прибор для пропускания света, мы можем использовать биохимию и ДНК для формирования огромной сети между молекулами и перевода их близости друг к другу в пространственное положение», — рассказал Джошуа Вайнштейн из Чикагского университета.
Эта технология не требует предварительных знаний о геноме или форме образца, что делает ее полезной для исследования новых объектов. Например, она может помочь в изучении опухолей, где образуется множество новых генетических мутаций. Ученые уже успешно применили эту технологию для создания полного ДНК-изображения эмбриона рыбки данио-рерио.
Результаты исследования открывают новые возможности для понимания сложных биологических систем. Они могут помочь в разработке более точных методов терапии рака или персонализированных вакцин. Эта технология может быть использована для изучения взаимодействия иммунных клеток с патогенами и их реакций в разных условиях.
Автор: Оксана Гриценко.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
