Lo que parece un caleidoscopio de chispas de helado brillante o un cruce entre una nebulosa y una fiesta de baile de la década de 1980 es en realidad algo aún más sorprendente: una vista sin restricciones y detallada de las ubicaciones exactas de ADN y ARN dentro de una célula viva.
Según un nuevo estudio, el método que abrió las puertas para este aspecto sin precedentes dentro de las células vivas, conocido como microscopía de ADN, se perfeccionó durante un período de seis años.
"La microscopía de ADN es una forma completamente nueva de visualizar células que captura información espacial y genética simultáneamente de un solo espécimen", dijo en un comunicado el investigador principal del estudio Joshua Weinstein, un asociado postdoctoral en el Instituto Broad del MIT.
La técnica incluso permite a los investigadores ver el orden exacto de los nucleótidos, las "letras" que forman la doble hélice del ADN y la cadena única del ARN, dentro de cada célula.
"Nos permitirá ver cómo las células genéticamente únicas, las que comprenden el sistema inmunitario, el cáncer o el intestino, por ejemplo, interactúan entre sí y dan lugar a una vida multicelular compleja", dijo Weinstein.
En las últimas décadas, los investigadores han desarrollado innumerables herramientas que les ayudan a recopilar datos moleculares de muestras de tejido. Pero los esfuerzos para vincular esta tecnología con datos espaciales, para que los investigadores sepan dónde y cómo se organiza el material genético dentro de una célula, a menudo implica maquinaria costosa y especializada.
El nuevo enfoque hace que el proceso sea mucho más fácil, dijeron los investigadores. En esencia, el método utiliza pequeñas etiquetas, hechas de secuencias de ADN personalizadas, cada una de aproximadamente 30 nucleótidos de largo, que se adhieren a cada molécula de ADN y ARN en una célula. Luego, las etiquetas se replican hasta que hay cientos de copias de ellas dentro de la celda. A medida que estas copias interactúan entre sí, se combinan y crean etiquetas de ADN únicas, dijeron los investigadores.
La interacción entre estas etiquetas de ADN es clave. Una vez que los investigadores recolectan las biomoléculas etiquetadas y las secuencian, pueden usar un algoritmo de computadora para decodificar y reconstruir las posiciones originales de las etiquetas en la celda, creando una imagen virtual codificada por colores de la muestra. Identificar la ubicación de cada molécula es similar a cómo las torres de teléfonos celulares triangulan las ubicaciones de los teléfonos celulares cercanos, dijeron los investigadores.
La técnica puede ayudar a los investigadores a comprender mejor los diferentes tipos de enfermedades humanas. Por ejemplo, en el estudio, los investigadores mostraron que la microscopía de ADN podría mapear las ubicaciones de las células cancerosas humanas individuales en una muestra. Estas etiquetas de ADN sintético incluso pueden ayudar a los científicos a mapear la ubicación de los anticuerpos, receptores y moléculas en las células tumorales, dijeron.
"Hemos utilizado el ADN de una manera matemáticamente similar a los fotones en la microscopía de luz", dijo Weinstein. "Esto nos permite visualizar la biología como las células la ven y no como lo hace el ojo humano".
