Революційна 3D ДНК-мікроскопія картографує генну активність в ембріоні рибки даніо, трансформуючи біологічні дослідження

Генетичне секвенування надає цінні дані про генетичний склад та активність, але не вистачає інформації про точне розташування генетичних послідовностей у зразку. Дослідники з Університету Чикаго розробили об'ємну ДНК-мікроскопію, технологію, яка долає ці обмеження. Цей метод базується на міченні молекул ДНК або РНК, що дозволяє взаємодію між сусідніми мітками для створення тривимірного зображення генетичного матеріалу та його взаємодій. У нещодавній публікації в *Nature Biotechnology* дослідники продемонстрували технологію, створивши повну ДНК-карту ембріона рибки даніо (*Danio rerio*). Це знаменує собою перше повне тривимірне зображення геному цілого організму без використання оптики, спираючись виключно на аналіз молекулярних взаємодій. На відміну від традиційних мікроскопів, об'ємна ДНК-мікроскопія створює зображення шляхом обчислення взаємодій між молекулами. Процес включає додавання унікальних молекулярних ідентифікаторів (UMI), коротких ДНК-міток, до молекул ДНК та РНК. Ці мітки прикріплюються до молекул і реплікуються, що призводить до хімічної реакції, яка генерує унікальні ідентифікатори, специфічні для кожної парної взаємодії. Завдяки секвенуванню та аналізу цих взаємодій алгоритм реконструює початкове просторове розташування всіх молекул, створюючи тривимірну карту експресії генів. Однією з головних переваг технології є те, що вона не потребує попередніх знань про формат зразка або геном. Це робить її цінною для вивчення унікальних, погано вивчених або динамічних біологічних середовищ, таких як пухлинні тканини. Об'ємна ДНК-мікроскопія може картографувати мікросередовище пухлини, показуючи ключові взаємодії між пухлинними та імунними клітинами, потенційно допомагаючи в розробці точних імунотерапій та персоналізованих вакцин. Джошуа Вайнштейн, доктор філософії, доцент медицини та молекулярної інженерії в UChicago, який присвятив понад 12 років розробці ДНК-мікроскопії, зазначає, що можливість бачити такий вид природи зсередини зразка викликає захват. З розвитком біоінформатики та обчислювальних ресурсів ця технологія обіцяє зробити тривимірне генетичне картування звичайною частиною медичної та наукової практики, з потенційними застосуваннями в клінічній діагностиці, особливо для раку та рідкісних генетичних синдромів.