画期的な3D DNA顕微鏡がゼブラフィッシュ胚における遺伝子活動をマッピングし、生物学的研究を変革する

遺伝子配列決定は、遺伝子構成と活動に関する貴重なデータを提供しますが、サンプル内の遺伝子配列の正確な位置に関する情報が不足しています。シカゴ大学の研究者たちは、これらの制限を克服する技術である体積DNA顕微鏡を開発しました。この方法は、DNAまたはRNA分子をタグ付けすることに依存しており、隣接するタグ間の相互作用を可能にして、遺伝物質とその相互作用の3次元画像を生成します。 *Nature Biotechnology*に最近掲載された論文で、研究者たちはゼブラフィッシュ胚（*Danio rerio*）の完全なDNAマップを作成することにより、この技術を実証しました。これは、光学系を使用せずに、分子相互作用分析のみに依存して、生物全体のゲノムの最初の完全な3次元画像化となります。従来の顕微鏡とは異なり、体積DNA顕微鏡は、分子間の相互作用を計算することによって画像を生成します。このプロセスには、ユニークな分子識別子（UMI）、短いDNAタグをDNAおよびRNA分子に追加することが含まれます。これらのタグは分子に付着して複製され、各ペアの相互作用に固有のユニークな識別子を生成する化学反応につながります。これらの相互作用の配列決定と分析を通じて、アルゴリズムはすべての分子の元の空間配置を再構築し、遺伝子発現の3次元マップを作成します。 この技術の主な利点の1つは、サンプルの形式またはゲノムに関する事前の知識を必要としないことです。これにより、腫瘍組織など、ユニークで、十分に理解されていない、または動的な生物学的環境を研究するのに役立ちます。体積DNA顕微鏡は、腫瘍の微小環境をマッピングし、腫瘍細胞と免疫細胞間の重要な相互作用を示し、精密な免疫療法と個別化されたワクチンの開発を支援する可能性があります。 UChicagoの医学および分子工学の助教授であり、DNA顕微鏡の開発に12年以上を費やしてきたジョシュア・ワインスタイン博士は、標本の中から自然のこのような光景を見ることができるのは爽快だと述べています。バイオインフォマティクスとコンピューティングリソースの進歩により、この技術は、3次元遺伝子マッピングを医療および科学的実践の日常的な一部とし、特に癌やまれな遺伝性症候群の臨床診断への応用が期待されています。