Адли из отделения биохимии и молекулярной генетики Медицинской школы Университета Вирджинии разработал способ отслеживания генов внутри живых клеток. Он может заставить их светиться и наблюдать, как они перемещаются в трех измерениях, что позволяет ему отображать их положения так же, как на звездных картах записывают движущиеся небеса наверху. И так же, как Луна влияет на приливы, положение генов влияет на эффекты, которые они оказывают; Таким образом, трехмерные карты расположения генов могут привести ученых к гораздо более глубокому пониманию того, как наши гены работают и взаимодействуют, и как они влияют на наше здоровье.«Это было мечтой в течение долгого времени», — сказал Адли. «Мы можем отобразить практически любой участок генома, который нам нужен, в реальном времени в живых клетках.
Он прекрасно работает. … С традиционным методом, который является золотым стандартом, вы никогда не сможете получить такого рода данные, потому что вы должны убить клетки, чтобы получить изображение. Но здесь мы делаем это в живых клетках и в реальном времени ».
Понимание ДНКДНК часто изображают в виде аккуратных нитей, вытянутых по прямым линиям.
Но на самом деле наша ДНК сгруппирована внутри ядер наших клеток, как приготовленные спагетти. «У нас есть два метра ДНК, свернутые в ядро, которое настолько крошечное, что 10 000 из них поместятся на кончике иглы», — объяснил Адли. «Мы знаем, что ДНК не является линейной, но образует эти петли, эти большие трехмерные петли. Мы хотим в основном изобразить такие взаимодействия и получить представление о том, как геном организован в трехмерном пространстве, потому что это функционально важно. . "Он отметил, что размышление о ДНК как о аккуратной линии может создать неправильные представления о взаимодействиях генов.
Два гена, которые находятся далеко друг от друга на линейной диаграмме, могут на самом деле быть довольно близкими, если свернуты внутри ядра клетки, и это может повлиять на то, что они делают. Он использовал аналогию с картой: «Вот как мы считаем, что элемент, который, кажется, находится в Лос-Анджелесе, регулирует элемент в Вирджинии — [когда ДНК свернута,] на самом деле они не так уж далеко друг от друга».Новый подход Адли, разработанный совместно с коллегами из UVA и Калифорнийского университета в Беркли, использует систему редактирования генов CRISPR, которая оказалась сенсацией в мире науки. Исследователи помечают определенные области генома флуоресцентными белками, а затем используют CRISPR для визуализации хромосом.
Если они хотят, они могут затем использовать CRISPR для включения и выключения генов, используя подход визуализации, чтобы увидеть, что происходит.Новый метод преодолевает давние ограничения визуализации генов. «Нам сказали, что мы никогда не сможем этого сделать», — сказал Адли. «Есть несколько подходов, которые позволяют взглянуть на трехмерную организацию. Но вы проводите этот эксперимент на сотнях миллионов клеток, и вы должны убить их, чтобы сделать это. Здесь мы можем взглянуть на одноклеточный уровень и камера все еще жива, и мы можем снимать на видео, что происходит внутри ".
По его словам, выращивание клеток только для того, чтобы их убить, отнимает много времени и является плохим способом выяснить, что происходит с ДНК внутри них. Это все равно, что пытаться выяснить правила футбола, глядя на расплывчатые картинки игры.
Новый подход Адли, с другой стороны, позволяет ему сидеть сложа руки и смотреть, как разворачиваются пьесы в реальном времени. «Это супер захватывающая вещь, — сказал он.