Parlayan dondurma serpintili bir kaleydoskop veya bir bulutsu ile 1980'lerin dans partisi arasındaki bir haç gibi görünen şey aslında daha da şaşırtıcı bir şeydir: canlı bir hücrenin içindeki DNA ve RNA'nın kesin konumlarının serbest ve ayrıntılı bir görünümü.
Yeni bir araştırmaya göre, DNA mikroskopisi olarak bilinen canlı hücrelerin içinde bu benzeri görülmemiş görünümün kapılarını açan yöntem altı yıllık bir sürede mükemmelleştirildi.
MIT Broad Institute'un doktora sonrası araştırmacısı Joshua Weinstein, "DNA mikroskopisi, hem uzamsal hem de genetik bilgileri tek bir örnekten aynı anda yakalayan hücreleri görselleştirmenin tamamen yeni bir yoludur." Dedi.
Teknik, araştırmacıların, her bir hücre içinde DNA'nın çift sarmalını ve RNA'nın tek sarmalını oluşturan "harfler" olan nükleotitlerin tam sırasını görmelerine bile izin verir.
Weinstein, "Örneğin, bağışıklık sistemini, kanseri veya bağırsağı içeren hücrelerin genetik olarak benzersiz hücrelerinin birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğini ve karmaşık çok hücreli yaşama yol açtığını görmemizi sağlayacaktır." Dedi.
Son birkaç on yıldır, araştırmacılar, doku örneklerinden moleküler veri toplamasına yardımcı olan sayısız araçlar geliştirdiler. Ancak bu teknolojiyi uzamsal verilerle eşleştirme çabaları - böylece araştırmacılar bir hücrenin içindeki genetik materyalin nerede ve nasıl düzenlendiğini bilmektedirler - genellikle pahalı ve özel makineler içerir.
Araştırmacılar, yeni yaklaşımın süreci çok daha kolay hale getirdiğini söyledi. Özünde, yöntem, her biri yaklaşık 30 nükleotit uzunluğunda özelleştirilmiş DNA dizilerinden yapılan küçük etiketler kullanır - bu, bir hücredeki her DNA ve RNA molekülüne kilitlenir. Ardından, etiketlerin hücre içinde yüzlerce kopyası bulunana kadar çoğaltılır. Araştırmacılar, bu kopyalar birbirleriyle etkileştikçe, benzersiz DNA etiketleri birleştiriyor ve yapıyorlar.
Bu DNA etiketleri arasındaki etkileşimler önemlidir. Araştırmacılar etiketli biyomolekülleri toplayıp dizdikten sonra, etiketlerin hücredeki orijinal konumlarının kodunu çözmek ve yeniden yapılandırmak için bir bilgisayar algoritması kullanabilir ve numunenin renk kodlu sanal görüntüsünü oluşturabilirler. Araştırmacılar, her bir molekülün yerini saptamak, cep telefonu kulelerinin yakındaki cep telefonlarının konumlarını nasıl üçgenleştirdiğine benzer.
Teknik, araştırmacıların farklı insan hastalıklarını daha iyi anlamalarına yardımcı olabilir. Örneğin, çalışmada araştırmacılar DNA mikroskopisinin bir numunedeki bireysel insan kanser hücrelerinin yerlerini haritalayabildiğini gösterdiler. Bu sentetik DNA etiketleri, bilim adamlarının tümör hücreleri üzerindeki antikorların, reseptörlerin ve moleküllerin yerlerini haritalamasına bile yardımcı olabileceğini söyledi.
Weinstein, "DNA'yı ışık mikroskobunda fotonlara matematiksel olarak benzer şekilde kullandık." Dedi. "Bu, biyolojiyi, insan gözü gibi değil, hücreleri gördüğü gibi görselleştirmemizi sağlıyor."
