Учёные разработали флуоресцентные зонды, которые помогают наблюдать за расположением и движением ДНК внутри живых клеток. В законсервированных клетках метод позволил определять положение отдельных молекул красителя с точностью до трёх нанометров. Это почти соответствует ширине двойной спирали ДНК.
Разработка может расширить возможности изучения хроматина — формы, в которой ДНК существует в клетках. От плотности упаковки генетического материала зависит, какие гены остаются активными, а какие выключаются. Обычно детальное исследование такой структуры требовало работы с погибшими клетками, поскольку применяемые методы микроскопии используют агрессивные вещества и мощное лазерное излучение.
Авторы исследования проверили зонды на образцах кишечной ткани трёх пациентов с онкологическими заболеваниями. В опухолевых клетках ДНК оказалась менее плотно упакованной и более распределённой, чем в расположенных рядом здоровых тканях. Как сообщает SciTechDaily, эти различия в дальнейшем могут использоваться как дополнительный признак при диагностике и лечении рака.
Зонды, получившие название HoTs, самостоятельно проникают в живые клетки и связываются с ДНК. Они не светятся непрерывно, а периодически включаются и выключаются, что позволяет фиксировать отдельные сигналы. Компьютер объединяет тысячи таких снимков, формируя изображение примерно в десять раз более чёткое, чем при обычной микроскопии.
С помощью метода STORM учёные получили изображения ДНК в живых клетках с разрешением 20 нанометров. В химически закреплённых клетках технология MINFLUX обеспечила точность до трёх нанометров. Результаты работы опубликованы в журнале Molecular Cell.
Исследователи также применили метод к тканям глаза рыбки данио и использовали программу искусственного интеллекта AINU — «искусственный интеллект ядра». После обучения на новых изображениях система различала клетки кожи и стволовые клетки с точностью от 96 до 98 процентов. При этом наиболее детальные изображения пока удаётся получать только на законсервированных клетках, а зонды отмечают ДНК целиком, а не отдельные гены.