See, mis näeb välja nagu hõõguvate jäätisepuistamiste kaleidoskoop või udukogu ja 1980. aastate tantsupidu rist, on tegelikult midagi veelgi hämmastavamat: piiramatu ja üksikasjalik vaade DNA ja RNA täpsetele asukohtadele elusas rakus.
Uue uuringu kohaselt täiustati kuue aasta jooksul meetodit, mis avas uksed elusolevates rakkudes enneolematule pilgule - tuntud kui DNA mikroskoopia.
"DNA mikroskoopia on rakkude visualiseerimiseks täiesti uus viis, mis haarab ühelt proovilt üheaegselt nii ruumilise kui ka geneetilise teabe," ütles uuringu juhtivteadur Joshua Weinstein, MITi laia instituudi järeldoktor.
See meetod võimaldab teadlastel isegi näha nukleotiidide täpset järjestust, "tähti", mis moodustavad DNA kahekordse spiraali ja RNA üksiku ahela igas rakus.
"See võimaldab meil näha, kuidas geneetiliselt unikaalsed rakud - näiteks need, mis hõlmavad immuunsüsteemi, vähki või soolestikku - interakteeruvad üksteisega ja annavad aluse keerukale mitmerakulisele elule," sõnas Weinstein.
Viimase paarikümne aasta jooksul on teadlased välja töötanud hulgaliselt tööriistu, mis aitavad neil koeproovidest molekulaarseid andmeid koguda. Kuid jõupingutused selle tehnoloogia ühendamiseks ruumiandmetega - et teadlased teaksid, kus ja kuidas raku sees olev geneetiline materjal on paigutatud - hõlmavad sageli kalleid ja spetsialiseeritud seadmeid.
Uus lähenemisviis muudab protsessi palju lihtsamaks, ütlesid teadlased. Sisuliselt kasutatakse meetodis pisikesi silte - mis on valmistatud kohandatud DNA järjestustest, mille pikkus on umbes 30 nukleotiidi -, mis kinnituvad raku igale DNA ja RNA molekulile. Seejärel korratakse silte, kuni lahtris on neist sadu eksemplare. Kuna need koopiad interakteeruvad üksteisega, ühendavad nad ja teevad ainulaadsed DNA-sildid, ütlesid teadlased.
Nende DNA-märgiste omavaheline interaktsioon on võtmetähtsusega. Kui teadlased on märgistatud biomolekulid kogunud ja neid järjestanud, saavad nad kasutada arvutialgoritmi, et dekodeerida ja rekonstrueerida siltide algsed positsioonid rakus, luues proovi värvikoodiga virtuaalse pildi. Iga molekuli asukoha täpsustamine sarnaneb sellega, kuidas mobiiltelefonide tornid läheduses asuvate mobiiltelefonide asukohti trianguleerivad, ütlesid teadlased.
See meetod võib aidata teadlastel paremini mõista erinevaid inimeste haigusi. Näiteks näitasid teadlased uuringus, et DNA mikroskoopia abil võidi kaardistada valimis inimese üksikute vähirakkude asukohad. Need sünteetilised DNA-sildid võivad teadlastel aidata isegi antikehade, retseptorite ja molekulide asukohti kasvajarakkudel kaardistada.
"Oleme kasutanud DNA-d viisil, mis on matemaatiliselt sarnane valgusmikroskoopia footonitega," sõnas Weinstein. "See võimaldab meil bioloogiat visualiseerida nii, nagu rakud seda näevad, mitte nagu inimese silm."
