ردیابی DNA و پروتئین‌ها بدون آسیب به سلول‌ها

محققان مشتاقانه منتظر استفاده از تکنیکی جدید در میکروسکوپی هستند که می‌تواند به‌طور هم‌زمان توالی‌یابی DNA یک سلول و موقعیت پروتئین‌ های آن را با وضوح بالا مشخص کند، آن‌هم بدون اینکه نیازی به شکستن سلول و استخراج محتویات آن باشد. تصویربرداری از DNA و پروتئین‌ ها در داخل سلول‌های دست‌نخورده اطلاعات ارزشمندی درباره نحوه عملکرد این مولکول‌ها به‌طور مشترک فراهم می‌کند.

به گزارش سرویس اخبار پزشکی سایت شات ایکس و به نقل از ایمنا توسعه‌دهندگان این روش در گذشته از آن برای مطالعه اثرات پیری بر تعامل پروتئین‌های هسته‌ای با کروموزوم‌ها استفاده کرده‌اند، آن‌ها دریافتند که با افزایش سن، تغییرات در این پروتئین‌ها می‌تواند به سرکوب فعالیت ژن‌ها منجر شود.

آنکور شارما، زیست‌شناس سرطان در مؤسسه تحقیقات پزشکی گاروان در سیدنی، استرالیا، که در این پژوهش مشارکتی نداشته است، اما علاقه‌مند به استفاده از این روش برای بررسی سلول‌های سرطانی است، در پلتفرم اجتماعی X، این مقاله را به‌عنوان «بسیار چشمگیر» توصیف کرده است، این روش با نام توالی‌یابی ژنومی درجا، در بیست‌وششم سپتامبر به‌صورت یک پیش‌چاپ در bioRxiv منتشر شده است و هنوز به‌صورت رسمی مورد بررسی قرار نگرفته است.

بسته‌بندی DNA

این روش به‌ویژه برای پژوهشگرانی که به مطالعه نحوه بسته‌بندی DNA در اطراف پروتئین‌ ها و سازماندهی هسته‌های سلولی مشغول‌اند و اینکه چگونه مکان ژن‌ها در این سازماندهی می‌تواند بر فعالیت آن‌ها تأثیر بگذارد، مفید است. جیسون بوئنروسترو، متخصص ژنتیک در دانشگاه هاروارد و یکی از نویسندگان این پیش‌چاپ، اظهار کرد: می‌توانیم DNA را به‌عنوان رشته‌ای خطی از اطلاعات در نظر بگیریم که باید در یک هسته سلولی با ابعاد ۵ میکرون فشرده و سازماندهی شود. اطلاعات زیادی در مورد نحوه این فشرده‌سازی وجود دارد.

برای استخراج این اطلاعات، بوئنروسترو و همکارانش دو روش موجود را ترکیب کردند که یک آنزیم خاص به‌همراه مجموعه‌ای از اجزای DNA با برچسب فلورسنت به سلول وارد می‌شود تا این اجزا به‌ترتیب در رشته‌های DNA جدید ترکیب شوند. با خواندن ترتیب این برچسب‌های فلورسنت، محققان می‌توانند توالی بخش‌هایی از ژنوم را تعیین کنند.

تیم بوئنروسترو از روشی به نام میکروسکوپ انبساطی استفاده کرد. این تکنیک از ژلی استفاده می‌کند که به سلول‌ها نفوذ کرده و با جذب آب متورم می‌شود، همان‌طور که در پوشک‌های یک‌بارمصرف اتفاق می‌افتد. با انبساط ژل، مولکول‌ها از یکدیگر فاصله می‌گیرند و تشخیص آن‌ها آسان‌تر می‌شود. ترکیب این دو روش به تیم بوئنروسترو امکان داد تا تعاملات میان پروتئین‌ ها و ژن‌ها را در سلول‌های مبتلایان به سندرم پیری زودرس هاچینسون-گیلفورد مطالعه کنند.

این بیماری ناشی از جهش در پروتئین‌ های لامین است که به‌طور معمول در مرز هسته سلول‌ها یافت می‌شوند، محققان تأیید کردند که لامین‌های غیرطبیعی در افراد مبتلا به این سندرم به داخل هسته نفوذ می‌کنند و ساختار کروموزوم‌ها را تغییر داده و فعالیت ژن‌ها را سرکوب می‌کنند، ناهنجاری‌های مشابهی نیز در سلول‌های پوستی یک اهداکننده ۹۲ ساله که این سندرم را نداشت، مشاهده شده است.

معدن طلای اطلاعات

توالی‌یابی ژنوم درجا یکی از جدیدترین روش‌ها در مجموعه‌ای از تکنیک‌ها است که به محققان اجازه می‌دهد داده‌های بیشتری از سلول‌های فردی جمع‌آوری کنند. تیری ووت، متخصص ژنتیک در دانشگاه KU Leuven بلژیک، می‌گوید هدف نهایی این است که روشی برای شناسایی تقریبی هر پروتئین یا متابولیت موجود در سلول ایجاد شود.

در حال حاضر، ووت و تیمش در حال بررسی این موضوع هستند که آیا این روش می‌تواند در مطالعات جنینی آن‌ها که بررسی نحوه مقابله سلول‌های جنین با تعداد مختلف کروموزوم‌ها را شامل می‌شود، مورد استفاده قرار گیرد یا خیر؟

کلی راجرز که به مطالعه میکروسکوپ پیشرفته در مؤسسه تحقیقات پزشکی والتر و الیزا هال در ملبورن می‌پردازد، معتقد است که این تکنیک به مهارت‌های بالایی نیاز دارد و در حال حاضر تعداد معدودی از محققان قادر به استفاده از آن هستند، کلی راجرز در راین رابطه اظهار کرد: بدون شک کار سخت و پیچیده به نظر می‌رسد.

راجرز بر این باور است که تعداد زیادی از همکاران او ممکن است به استفاده از این روش علاقه‌مند شوند، وی اظهار می‌کند که با گذر زمان پروتکل‌ها ساده‌تر تجاری‌سازی می‌شوند، وی افزود: یک چیز مسلم است و آن اینکه دامنه وسیع‌تری از دانشمندان به این روش دسترسی خواهند داشت، به نظر نمی‌رسد محدودیت خاصی برای آنچه می‌توانیم به‌دست آوریم وجود داشته باشد.