Quello che sembra un caleidoscopio di spruzzi di gelato incandescente o un incrocio tra una nebulosa e una festa da ballo degli anni '80 è in realtà qualcosa di ancora più sorprendente: una visione libera e dettagliata delle posizioni esatte di DNA e RNA all'interno di una cellula vivente.
Il metodo che ha aperto le porte a questo aspetto senza precedenti all'interno delle cellule viventi - noto come microscopia a DNA - è stato perfezionato in un periodo di sei anni, secondo un nuovo studio.
"La microscopia a DNA è un modo completamente nuovo di visualizzare cellule che catturano contemporaneamente informazioni spaziali e genetiche da un singolo campione", ha detto in una nota il ricercatore capo dello studio Joshua Weinstein, associato postdottorato presso il Broad Institute of MIT.
La tecnica consente anche ai ricercatori di vedere l'ordine esatto dei nucleotidi, le "lettere" che compongono la doppia elica del DNA e il singolo filamento di RNA, all'interno di ogni cellula.
"Ci permetterà di vedere come le cellule geneticamente uniche - quelle che comprendono il sistema immunitario, il cancro o l'intestino, per esempio - interagiscono tra loro e danno origine a una complessa vita multicellulare", ha detto Weinstein.
Negli ultimi decenni, i ricercatori hanno sviluppato una miriade di strumenti che li aiutano a raccogliere dati molecolari da campioni di tessuto. Ma gli sforzi per accoppiare questa tecnologia con i dati spaziali - in modo che i ricercatori sappiano dove e come è organizzato il materiale genetico all'interno di una cellula - coinvolgono spesso macchinari costosi e specializzati.
Il nuovo approccio rende il processo molto più semplice, hanno detto i ricercatori. In sostanza, il metodo utilizza minuscoli tag - realizzati con sequenze di DNA personalizzate lunghe ciascuna circa 30 nucleotidi - che si agganciano a ogni molecola di DNA e RNA in una cellula. Quindi, i tag vengono replicati fino a quando non ci sono centinaia di copie all'interno della cella. Mentre queste copie interagiscono tra loro, si combinano e creano etichette di DNA uniche, hanno detto i ricercatori.
Le interazioni tra questi tag del DNA sono fondamentali. Una volta che i ricercatori hanno raccolto le biomolecole etichettate e le hanno sequenziate, possono utilizzare un algoritmo informatico per decodificare e ricostruire le posizioni originali dei tag nella cella, creando un'immagine virtuale con codice colore del campione. Individuare la posizione di ciascuna molecola è simile al modo in cui le torri dei cellulari triangolano le posizioni dei cellulari vicini, hanno detto i ricercatori.
La tecnica può aiutare i ricercatori a comprendere meglio i diversi tipi di malattie umane. Ad esempio, nello studio i ricercatori hanno dimostrato che la microscopia a DNA potrebbe mappare le posizioni delle singole cellule tumorali umane in un campione. Questi tag di DNA sintetico possono anche aiutare gli scienziati a mappare le posizioni di anticorpi, recettori e molecole sulle cellule tumorali, hanno detto.
"Abbiamo usato il DNA in un modo matematicamente simile ai fotoni nella microscopia ottica", ha detto Weinstein. "Questo ci consente di visualizzare la biologia come le cellule la vedono e non come l'occhio umano".
