El microscopio de ADN hace imágenes en 3D de organismos de adentro hacia afuera

Las técnicas actuales de secuenciación genética pueden proporcionar mucha información sobre la composición genética y la actividad en una muestra, como una pieza de tejido o una gota de sangre. Pero no pueden explicar que, según los científicos de la Universidad de Chicago, las secuencias genéticas específicas dentro de esa muestra se ubicaron dentro de la muestra, o sus relaciones para otros genes y moléculas, que dicen que están desarrollando un método novedoso que finaliza estos desafíos.

Cada ADN o ARN permite la molécula y permite que las etiquetas vecinas interactúen, su enfoque crea una red molecular que codifica sus posiciones relativas, que forma un mapa espacial de material genético. Esta técnica, llamada microscopía de ADN volumétrico, crea una imagen 3D de un organismo completo desde el interior, que brinda a los científicos una visión sin precedentes de las secuencias genéticas y donde se encuentran debajo de las células individuales, se observan para Joshua Venstein, PhD, profesor asistente e ingeniería molecular de la medicina.

En el artículo "Imágenes transcriptales espaciales de un organismo intacto utilizando microscopía de ADN volumétrico" En Biotecnología de la naturalezaWenstein y el erudito postdockal Nipar Qian, PhD, utilizaron la técnica para crear una imagen de ADN completa de un feto de pez cebra, que es un organismo modelo común para estudiar el crecimiento y la neurobiología.

"Este es un nivel de biología que nadie ha visto antes", dijo Venstein. "Desde dentro de una muestra, es un voto poder ver ese tipo de escena de la naturaleza desde adentro".

A diferencia del microscopio convencional que usa luz o lente, la microscopía de ADN hace imágenes calculando la interacción entre las moléculas, proporcionando una nueva forma de imaginar material genético en 3D. Primero, la etiqueta de secuencia de ADN pequeña se agrega a las células llamadas identificador molecular único (UMI). Se conectan a moléculas de ADN y ARN y comienzan a hacer copias de sí mismas. Comienza una reacción química que crea nuevas secuencias, llamadas identificadores de eventos únicos (UEIS), que son específicos para cada par.

Este es el par que ayuda a crear el mapa espacial de cada molécula genética. Las parejas UMI que están juntas, interactúan con más frecuencia y producen más UEI que las que son diferentes. Una vez que se indexan el ADN y el ARN, un modelo computacional hace un mapa espacial de la expresión génica analizando el enlace físico entre la etiqueta UMI.

Wenstein compara la técnica para usar datos de teléfonos celulares que se hacen sonar entre sí para determinar la ubicación de las personas en una ciudad. Conocer al número de teléfono celular o la dirección IP de cada persona le gusta conocer la secuencia genética de una molécula, pero si puede establecer su interacción con otros teléfonos cercanos, también puede trabajar en sus lugares.

"Podemos hacerlo con teléfonos celulares y personas, entonces, ¿por qué no con moléculas y células?", Preguntó. "Esto cambia la idea de obtener imágenes en su cabeza. En lugar de confiar en un mecanismo óptico para brillar la luz, podemos usar biológicos y ADN para crear una red a gran escala entre las moléculas y encontrar nuestra proximidad entre sí".

La microscopía de ADN no depende del conocimiento previo de un genoma o tamaño de muestra, por lo que puede ser útil comprender la expresión genética en contextos únicos y desconocidos. Los tumores producen innumerables nuevas mutaciones genéticas, por ejemplo, por lo que el dispositivo podrá mapear el microelemento tumoral y donde interactúa con el sistema inmune.

Las células inmunes interactúan entre sí y responden a los patógenos de manera específica de referencia, por lo que la microscopía de ADN puede ayudar a resaltar esos sistemas genéticos. Dichas aplicaciones pueden guiar la inmunoterapia más precisa para el cáncer o a la medida de las vacunas individuales.

"Esta es una base importante para poder poder realmente integral sobre el vestido de células únicas dentro del sistema linfático o el tejido tumoral", dijo Winstein. "Todavía ha sido la principal diferencia en tecnología que permitamos comprender el tejido IdeasInkritic, y eso es lo que estamos tratando de llenar aquí".