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Les chercheurs développent la technique neuve aux populations cellulaires d'image et aux teneurs génétiques

Les chercheurs ont répondu avec une voie neuve aux populations cellulaires d'image et à leurs teneurs génétiques. Leur étude, le 20 juin apparaissant dans la cellule de tourillon, décrit comment les aides appelées d'une microscopie de la technique ADN illuminent l'organisme spatial du matériel génétique dans des cellules et des tissus sans matériel optique spécialisé et cher. Employant seulement l'échantillon lui-même plus des réactifs livrés avec des pipettes, la microscopie d'ADN incite un spécimen à fournir des informations spatiales au sujet de elle-même en tant qu'élément d'une réaction chimique--les produits dont peut être donné lecture par l'ordonnancement d'ADN.

Les chercheurs développent la technique neuve aux populations cellulaires d
Cette image montre une visualisation des caractéristiques fournies par la microscopie d'ADN, qui a une définition comparable à la représentation optique. Crédit : Weinstein et autres.

Si la photomicroscopie peut être comparée à prendre des photos d'une ville d'un satellite orbital, la microscopie d'ADN est comme voyager cette ville au niveau de rue, indique le co-auteur Joshua Weinstein, un associé post-doctoral à l'institut grand de Harvard et le MIT.

Weinstein, biologiste Aviv Regev de calcul et de systèmes, et neurologiste et biologiste moléculaire Feng Zhang (@zhangf) ont employé la microscopie d'ADN aux lignées cellulaires humaines de cancer d'image. Leur objectif est exactement à l'image s'étire longtemps des séquences du gène hautement variables trouvées dans des mutations de cancer, récepteurs immunisés, gènes d'immunoglobuline, et plus.

Comprenant comment les cellules interactives est entre eux critique pour avancer la recherche biologique et les demandes de règlement cliniques. En dépit du progrès en profilant les constituants moléculaires des cellules, dans l'espace la cartographie de ces constituants est toujours intensif de machine, comptant sur la photomicroscopie ou découpant et disséquant en tranches.

Pour comprendre comment les travaux de microscopie d'ADN, imaginent construire un plan avec des villes dans les conditions unies basées sur des signaux radios entre les tours hertziennes. Même si la tour hertzienne de chaque ville cingle seulement ses voisins plus proches, les algorithmes peuvent compiler cette caractéristique inachevée et imprécise dans un plan précis.

Dans la microscopie d'ADN, une réaction chimique étiquette identificateurs moléculaires appelés de segments d'ADN courts de seuls (UMIs). L'UMIs sont les tours hertziennes, et les signaux radios sont des nuages des copies d'UMIs suivant la physique de la diffusion.

Grâce à l'UMIs, l'échantillon étant étudié est maintenant pointillée avec les remarques chimiquement discrètes. Le rail des collisions entre les nuages d'UMIs copie--chaque collision étant écrit dans des produits de séquence d'ADN comme réaction chimique--permet à des chercheurs de rétrécir l'incertitude des positions originelles d'UMI. L'image donnante droit est des deux ou plots de tridimensionnel génétiquement détaillés des positions moléculaires dans l'espace physique.

Le plot représente des centaines de milliers de cotes dicté par le nombre de molécules avec lesquelles les molécules étiquetées peuvent plausiblement communiquer.

Une réaction chimique dans le spécimen code l'information dans l'ADN duquel un algorithme peut traduire les positions relatives des molécules sans devoir connaître à l'avance l'identité de cellules ou la nature de la variation génétique, »

Co-auteur Joshua Weinstein, associé post-doctoral à l'institut grand de Harvard et MIT

La faiblesse de la microscopie d'ADN résout les espaces vides, tels que de grandes lacunes entre deux cellules plaquées sur une assiette. Si ceci peut être adressé, les chercheurs espèrent à explorent plus entièrement les structures spatiales minuscules dans le monde biologique, indiquant les couches d'information qui pourraient être cachées par les limites de la représentation optique- et basée sur électron.

« Nous croyons que les applications les plus passionnantes de cette technologie sont dans les endroits de la biologie dans lesquels les mutations, l'ARN éditant, et d'autres formes de variation niveau du nucléotide fonctionnent de pair dans l'organisme aux résultats de produit ou à la maladie physiologiques de cause, » Weinstein dit. Les exemples comprennent comprendre comment le système immunitaire se développe, comment le système nerveux est câblé, et comme les mutations génétiques sont présentes dans les tumeurs et affectent leurs interactions avec d'autres cellules, y compris des cellules immunitaires.

Source:
Journal reference:

Weinstein, J.A. et al. (2019) DNA Microscopy: Optics-free Spatio-genetic Imaging by a Stand-Alone Chemical Reaction. Cell. doi.org/10.1016/j.cell.2019.05.019