Mikroskopi DNA 3D Revolusioner Memetakan Aktivitas Gen pada Embrio Ikan Zebra, Mengubah Penelitian Biologi

Pengurutan genetik memberikan data berharga tentang komposisi dan aktivitas genetik, tetapi kekurangan informasi tentang lokasi pasti urutan genetik dalam sampel. Peneliti di University of Chicago telah mengembangkan mikroskopi DNA volumetrik, sebuah teknologi yang mengatasi keterbatasan ini. Metode ini bergantung pada penandaan molekul DNA atau RNA, memungkinkan interaksi antara tag yang berdekatan untuk membuat gambar tiga dimensi dari materi genetik dan interaksinya. Dalam publikasi baru-baru ini di *Nature Biotechnology*, para peneliti mendemonstrasikan teknologi tersebut dengan membuat peta DNA lengkap dari embrio ikan zebra (*Danio rerio*). Ini menandai pencitraan tiga dimensi lengkap pertama dari genom seluruh organisme tanpa menggunakan optik, hanya mengandalkan analisis interaksi molekuler. Tidak seperti mikroskop tradisional, mikroskopi DNA volumetrik membuat gambar dengan menghitung interaksi antar molekul. Prosesnya melibatkan penambahan pengidentifikasi molekuler unik (UMI), tag DNA pendek, ke molekul DNA dan RNA. Tag-tag ini menempel pada molekul dan direplikasi, yang mengarah pada reaksi kimia yang menghasilkan pengidentifikasi unik yang spesifik untuk setiap interaksi pasangan. Melalui pengurutan dan analisis interaksi ini, sebuah algoritma merekonstruksi pengaturan spasial asli dari semua molekul, menciptakan peta tiga dimensi ekspresi gen. Salah satu keuntungan utama teknologi ini adalah tidak memerlukan pengetahuan sebelumnya tentang format atau genom sampel. Hal ini membuatnya berharga untuk mempelajari lingkungan biologis yang unik, kurang dipahami, atau dinamis, seperti jaringan tumor. Mikroskopi DNA volumetrik dapat memetakan lingkungan mikro tumor, menunjukkan interaksi kunci antara sel tumor dan sel kekebalan, yang berpotensi membantu pengembangan imunoterapi yang tepat dan vaksin yang dipersonalisasi. Joshua Weinstein, PhD, Asisten Profesor Kedokteran dan Teknik Molekuler di UChicago, yang telah mendedikasikan lebih dari 12 tahun untuk mengembangkan mikroskopi DNA, mencatat bahwa dapat melihat pemandangan alam semacam ini dari dalam spesimen sangat menggembirakan. Dengan kemajuan dalam bioinformatika dan sumber daya komputasi, teknologi ini menjanjikan untuk menjadikan pemetaan genetik tiga dimensi sebagai bagian rutin dari praktik medis dan ilmiah, dengan potensi aplikasi dalam diagnosis klinis, terutama untuk kanker dan sindrom genetik langka.