Los científicos de la Universidad de Chicago han introducido la «microscopía de ADN volumátrica», que tiene el potencial de convertir nuestra comprensión de la biología mediante la producción de imágenes detalladas de organismos de tres dimensiones a nivel molecular. Por primera vez, esta tecnología proporciona un mapa regional de expresión génica a organismos enteros.
(Imagen de Winestein Lab en la Universidad de Chicago)
La secuencia genética tradicional proporciona información valiosa sobre la composición genética y la actividad de los modelos. Sin embargo, estos métodos se reducen al revelar la ubicación exacta de las secuencias genéticas dentro de un patrón y sus relaciones con otras moléculas. Una innovadora microscopía de ADN desarrollada en Euchicago excede estos límites.
Las etiquetas de la tecnología separan las moléculas de ADN o ARN y permite que las etiquetas vecinas se comuniquen. Esta comunicación construye una red molecular que simboliza las posiciones relativas de las moléculas, creando un mapa regional de material genético.
«Este es el nivel de biología que nadie ha visto», dijo Joshua Winestein, profesor asistente de PhD, Medicina e Ingeniería Molecular de Uchicago, que ofreció 12 años para desarrollar microscopía de ADN. Su trabajo fue apoyado por el Instituto Nacional de Salud y la Fundación Nacional de Ciencias. «Poder ver ese tipo de aspecto de naturaleza desde un patrón».
En el último artículo publicado Biotecnología natural.
A diferencia de los microscopios convencionales que dependen de la luz y las lentes, el ADN construye imágenes calculando las comunicaciones nucleares. Las pequeñas etiquetas de secuencia de ADN se llaman identificadores moleculares únicos (UMI), unidos a las moléculas de ADN y ARN dentro de las células. Estos UMI luego replican e inician la reacción química producida por identificadores de eventos únicos (UEI) específicos para cada ensamblaje.
La frecuencia de las comunicaciones de UMI refleja su proximidad regional: los UMI cerca a menudo se comunican y producen más UEI que en la distancia. Después de la secuencia de ADN y ARN, el modelo computacional analiza los enlaces físicos entre las etiquetas UMI para reconstruir sus ubicaciones originales, produciendo un mapa regional de expresión génica.
Wianstein Cells Una analogía con los datos del teléfono: «Podemos hacerlo con un teléfono celular y personas, entonces, ¿por qué no hacerlo con moléculas y celdas?», Dijo. «Vuelve la idea de imágenes en su cabeza. En lugar de confiar en la herramienta óptica para encender la luz, podemos usar la bioquímica y el ADN para formar una gran red entre las moléculas y codificar su proximidad entre sí».
Esta nueva técnica de imagen es especialmente poderosa porque no depende del pre -conocimiento de la forma de un genoma o patrón. Una aplicación prometedora está bajo investigación del cáncer, donde el microscopio de ADN puede mapear sus comunicaciones con el microambiente tumoral e inmunitario. Esta visión guía el desarrollo de inmunoterapia más precisa y vacunas personalizadas.
«Es una base crucial tener información integral verdadera sobre el sistema linfático o la masa de células únicas dentro del tejido tumoral», señaló Vihanstein. «Esta importante brecha en la tecnología todavía está ahí para permitirnos comprender los tejidos exóticos, y eso es lo que estamos tratando de llenar aquí».
La Fundación Daman Runyan y la Fundación Moore proporcionaron fondos adicionales para el estudio, «Microscopía de ADN volumatric utilizando la reflexión regional del organismo». El desarrollo y la aplicación de esta tecnología promete abrir una nueva frontera en investigación biológica.
