מה שנראה כמו קליידוסקופ של פיזור גלידה זוהר או מעבר בין ערפילית למסיבת ריקודים של שנות השמונים, הוא למעשה משהו מדהים עוד יותר: מבט בלתי מוגדר ומפורט לגבי המיקומים המדויקים של ה- DNA וה- RNA בתוך תא חי.
מחקר חדש מצא כי השיטה שפתחה את הדלתות למראה חסר תקדים זה בתוך תאים חיים - המכונה מיקרוסקופיית DNA - הושלמה במשך שש שנים.
"מיקרוסקופיית DNA היא דרך חדשה לחלוטין להמחשת תאים אשר לוכדת מידע מרחבי וגנטי בו זמנית מדגימה יחידה", אמר ההצהרה.
הטכניקה אף מאפשרת לחוקרים לראות את הסדר המדויק של נוקליאוטידים, את "האותיות" המרכיבות את הסליל הכפול של ה- DNA ואת הגדיל הבודד של RNA, בתוך כל תא.
"זה יאפשר לנו לראות כיצד תאים ייחודיים גנטית - אלו הכוללים את מערכת החיסון, סרטן או מעי, למשל - מתקשרים זה עם זה ומולידים חיים רב-תאים מורכבים", אמר וינשטיין.
במהלך העשורים האחרונים פיתחו החוקרים מספר עצום של כלים העוזרים להם לאסוף נתונים מולקולריים מדגימות רקמות. אך המאמצים לזווג טכנולוגיה זו עם נתונים מרחביים - כך שהחוקרים יודעים היכן ואיך מסדרים חומר גנטי בתוך תא - כרוך לרוב במכונות יקרות ומיוחדות.
הגישה החדשה מקלה על התהליך הרבה יותר, אמרו החוקרים. במהותה, השיטה משתמשת בתגים זעירים - המורכבים מרצפי DNA מותאמים אישית שכל אורכם כ -30 נוקלאוטידים - הנצמדים לכל מולקולת DNA ו- RNA בתא. לאחר מכן, התגים משוכפלים עד שיש מאות עותקים מהם בתא. כאשר העותקים הללו מתקשרים זה עם זה, הם משלבים ויוצרים תוויות DNA ייחודיות, אמרו החוקרים.
יחסי הגומלין בין תגי ה- DNA הללו הם המפתח. ברגע שחוקרים אוספים את המולקולות הביו-מולקולות ורצף אותם, הם יכולים להשתמש באלגוריתם מחשב כדי לפענח ולשחזר את מיקומיהם המקוריים של התגים בתא, וכך ליצור תמונה וירטואלית עם קידוד צבע של המדגם. החוקרים ציינו כי מיקום כל מולקולה מצביע על מיקום מגדלי הטלפון הסלולרי.
הטכניקה עשויה לעזור לחוקרים להבין טוב יותר סוגים שונים של מחלות אנושיות. לדוגמה, במחקר הראו החוקרים כי מיקרוסקופיית DNA יכולה למפות את מיקומם של תאי סרטן אנושיים בודדים במדגם. תגיות ה- DNA הסינתטיות הללו יכולות אפילו לעזור למדענים למפות את מיקומם של נוגדנים, קולטנים ומולקולות על תאי הגידול, אמרו.
"השתמשנו ב- DNA באופן הדומה באופן מתמטי לפוטונים במיקרוסקופיית אור", אמר וויינשטיין. "זה מאפשר לנו לדמיין את הביולוגיה כפי שרואים אותה תאים ולא כפי שעושה העין האנושית."
