Революционная 3D-микроскопия ДНК картирует генетическую активность в эмбрионе рыбки данио, преобразуя биологические исследования

Генетическое секвенирование предоставляет ценные данные о генетическом составе и активности, но не хватает информации о точном местоположении генетических последовательностей внутри образца. Исследователи из Чикагского университета разработали объемную ДНК-микроскопию, технологию, которая преодолевает эти ограничения. Этот метод основан на маркировке молекул ДНК или РНК, позволяющей взаимодействовать между соседними метками для создания трехмерного изображения генетического материала и его взаимодействий. В недавней публикации в *Nature Biotechnology* исследователи продемонстрировали технологию, создав полную карту ДНК эмбриона рыбки данио (*Danio rerio*). Это знаменует собой первую полную трехмерную визуализацию генома целого организма без использования оптики, основанную исключительно на анализе молекулярных взаимодействий. В отличие от традиционных микроскопов, объемная ДНК-микроскопия создает изображения, вычисляя взаимодействия между молекулами. Процесс включает добавление уникальных молекулярных идентификаторов (UMI), коротких ДНК-меток, к молекулам ДНК и РНК. Эти метки прикрепляются к молекулам и реплицируются, что приводит к химической реакции, которая генерирует уникальные идентификаторы, специфичные для каждого парного взаимодействия. Благодаря секвенированию и анализу этих взаимодействий алгоритм реконструирует исходное пространственное расположение всех молекул, создавая трехмерную карту экспрессии генов. Одним из главных преимуществ технологии является то, что она не требует предварительных знаний о формате или геноме образца. Это делает ее ценной для изучения уникальных, малоизученных или динамичных биологических сред, таких как опухолевые ткани. Объемная ДНК-микроскопия может картировать микроокружение опухоли, показывая ключевые взаимодействия между опухолевыми и иммунными клетками, что потенциально может помочь в разработке точных иммунотерапий и персонализированных вакцин. Джошуа Вайнштейн, доктор философии, доцент медицины и молекулярной инженерии в UChicago, который посвятил более 12 лет разработке ДНК-микроскопии, отмечает, что возможность видеть такую картину природы изнутри образца вызывает восторг. С развитием биоинформатики и вычислительных ресурсов эта технология обещает сделать трехмерное генетическое картирование рутинной частью медицинской и научной практики с потенциальными применениями в клинической диагностике, особенно для рака и редких генетических синдромов.