Tiêu đề gốc: Kính hiển vi DNA mới vẽ bản đồ 3D của cuộc sống "từ trong ra ngoài".

Các nhà khoa học tại Đại học Chicago ở Hoa Kỳ đã phát triển một kỹ thuật hình ảnh mang tính cách mạng được gọi là kính hiển vi DNA thể tích. Công nghệ này cho phép bản đồ 3D của sự sống "từ trong ra ngoài", cho phép các nhà khoa học xây dựng bản đồ 0D của vật liệu di truyền phức tạp bằng cách dán nhãn và theo dõi các tương tác giữa các phân tử, cung cấp cái nhìn sâu sắc chưa từng có về các sinh vật sống. Những phát hiện này đã được công bố trong số mới của Nature Biotechnology.

Mặc dù các phương pháp giải trình tự gen truyền thống có thể tiết lộ thông tin di truyền phong phú trong mẫu, nhưng chúng không thể hiển thị vị trí cụ thể của một trình tự gen cụ thể trong mẫu hoặc mối quan hệ của nó với các gen và phân tử xung quanh. Để bù đắp cho thiếu sót này, công nghệ mới được phát triển có thể nắm bắt danh tính của vật liệu di truyền và ghi lại vị trí của nó cùng một lúc. Điều này đạt được bằng cách thêm các thẻ trình tự DNA ngắn, được gọi là mã định danh phân tử duy nhất (UMI), vào các phân tử DNA hoặc RNA riêng lẻ, sau đó theo dõi các tương tác giữa các thẻ này. Sự tương tác này giúp tạo ra một mạng lưới phân tử phản ánh sự sắp xếp không gian của gen, dẫn đến hình ảnh ba chiều.

Khi sử dụng kính hiển vi DNA thể tích, UMI gắn vào các phân tử DNA và RNA bên trong tế bào và bắt đầu sao chép. Quá trình này tạo ra một mã định danh sự kiện duy nhất UEI. Mỗi UEI là duy nhất và chúng giúp xác định vị trí cụ thể của từng phân tử gen. Các tương tác UMI liền kề cũng tạo ra nhiều UEI hơn, cung cấp cho mô hình tính toán thông tin cần thiết để tái tạo vị trí ban đầu và tạo bản đồ không gian biểu hiện gen.

Không giống như kính hiển vi truyền thống dựa vào ánh sáng hoặc thấu kính, kính hiển vi DNA thể tích dựa vào việc tính toán các tương tác giữa các phân tử để tạo ra hình ảnh. Phương pháp này được ví như sử dụng dữ liệu điện thoại di động để xác định vị trí của mọi người trong một thành phố, cũng như biết số điện thoại di động có thể giúp xác định vị trí cá nhân và phân tích tương tác giữa các phân tử cũng có thể suy ra vị trí của chúng trong cơ thể.

Kỹ thuật này không dựa vào kiến thức trước đó và do đó phù hợp để khám phá biểu hiện gen trong các bối cảnh chưa biết. Ví dụ, trong nghiên cứu ung thư, nó có thể được sử dụng để lập bản đồ sự tương tác giữa vi môi trường khối u và hệ thống miễn dịch, điều này có ý nghĩa lớn đối với sự phát triển của liệu pháp miễn dịch ung thư chính xác hơn hoặc vắc-xin cá nhân hóa tùy chỉnh. (Trương Mạnh Ran)