Det, der ligner et kalejdoskop af glødende isspredning eller en krydsning mellem en tåge og en 1980-talls dansefest, er faktisk noget endnu mere forbløffende: en ubunden og detaljeret oversigt over de nøjagtige placeringer af DNA og RNA i en levende celle.
Metoden, der åbnede dørene for dette hidtil uset udseende i levende celler - kendt som DNA-mikroskopi - blev perfektioneret over en periode på seks år, ifølge en ny undersøgelse.
"DNA-mikroskopi er en helt ny måde at visualisere celler, der indfanger både geografisk og genetisk information samtidigt fra et enkelt eksemplar," siger en undersøgelseslederforsker Joshua Weinstein, en postdoktor ved Broad Institute of MIT, i en erklæring.
Teknikken tillader endda forskere at se den nøjagtige rækkefølge af nukleotider, "bogstaverne", der udgør DNA's dobbelt helix og RNA's enkeltstreng, inden for hver celle.
"Det giver os mulighed for at se, hvordan genetisk unikke celler - dem, der omfatter immunsystemet, kræft eller tarmen, for eksempel - interagerer med hinanden og giver anledning til komplekst multicellulært liv," sagde Weinstein.
I løbet af de sidste par årtier har forskere udviklet utallige værktøjer, der hjælper dem med at indsamle molekylære data fra vævsprøver. Men bestræbelserne på at parre denne teknologi med rumlige data - så forskere ved, hvor og hvordan genetisk materiale inde i en celle er arrangeret - involverer ofte dyre og specialiserede maskiner.
Den nye tilgang gør processen meget lettere, sagde forskerne. I det væsentlige bruger metoden små tags - lavet af tilpassede DNA-sekvenser, der hver er ca. 30 nukleotider lange - som klæber fast på hvert DNA- og RNA-molekyle i en celle. Derefter replikeres mærkaterne, indtil der er hundreder af kopier af dem i cellen. Da disse kopier interagerer med hinanden, kombinerer de og fremstiller unikke DNA-mærker, sagde forskerne.
Interaktionerne mellem disse DNA-tags er nøglen. Når forskere har samlet de mærkede biomolekyler og sekvenseret dem, kan de bruge en computeralgoritme til at afkode og rekonstruere tags 'oprindelige positioner i cellen og skabe et farvekodet virtuelt billede af prøven. At identificere placeringen af hvert molekyle svarer til, hvordan mobiltelefontårne triangulerer placeringen af nærliggende mobiltelefoner, sagde forskerne.
Teknikken kan hjælpe forskere med bedre at forstå forskellige former for menneskelig sygdom. I undersøgelsen viste for eksempel forskerne, at DNA-mikroskopi kunne kortlægge placeringen af individuelle humane kræftceller i en prøve. Disse syntetiske DNA-tags kan endda hjælpe forskere med at kortlægge placeringen af antistoffer, receptorer og molekyler på tumorceller, sagde de.
"Vi har brugt DNA på en måde, der matematisk ligner fotoner i lysmikroskopi," sagde Weinstein. "Dette giver os mulighed for at visualisere biologi, som celler ser det og ikke som det menneskelige øje gør."
