Учёные разработали флуоресцентные зонды, которые помогают наблюдать за ДНК внутри живых клеток с высокой точностью. В сохранённых клетках исследователи смогли определить положение отдельных молекул красителя с точностью до трёх нанометров. Это сопоставимо с размером двойной спирали ДНК.
Разработка позволяет изучать, как ДНК упакована и перемещается в клетке. От плотности такой упаковки зависит, какие гены будут активны, а какие останутся выключенными. Ранее детально рассмотреть эту структуру в живых клетках было сложно, поскольку многие методы требовали агрессивных реагентов и мощного лазерного излучения.
Как пишет журнал Molecular Cell, зонды способны самостоятельно проникать в живые клетки и связываться с ДНК. Красители не светятся постоянно, а периодически включаются и выключаются. Благодаря этому микроскоп фиксирует отдельные сигналы, а компьютер объединяет множество снимков в изображение, примерно в десять раз более чёткое по сравнению с обычной микроскопией.
При исследовании образцов тканей кишечника трёх пациентов с онкологическими заболеваниями специалисты заметили различия между опухолевыми и здоровыми клетками. В раковых тканях ДНК выглядела менее плотной и более распределённой в пространстве. В соседних здоровых клетках она была собрана в компактные и отчётливо разделённые участки.
Авторы работы также применили метод к тканям глаза рыбки данио-рерио и проверили возможности программы искусственного интеллекта AINU («ИИ ядра»). После обучения на новых изображениях система различала клетки кожи и стволовые клетки с точностью от 96 до 98 процентов. В дальнейшем этот подход может помочь в изучении опухолевых тканей и отборе стволовых клеток для регенеративной медицины.
При этом наиболее детальные изображения пока удаётся получать только на химически сохранённых клетках. Используемые молекулы окрашивают ДНК целиком и не позволяют выделить отдельный ген. Исследователи продолжают работу над тем, чтобы применять метод сверхточной микроскопии и для живых клеток.