Ce qui ressemble à un kaléidoscope de paillettes de glace brillantes ou à un croisement entre une nébuleuse et une soirée dansante des années 80 est en fait quelque chose de plus étonnant encore: une vue sans entraves et détaillée des emplacements exacts de l'ADN et de l'ARN à l'intérieur d'une cellule vivante.
La méthode qui a ouvert les portes de ce regard sans précédent à l'intérieur des cellules vivantes - connue sous le nom de microscopie à ADN - a été perfectionnée sur une période de six ans, selon une nouvelle étude.
"La microscopie à ADN est une toute nouvelle façon de visualiser les cellules qui capturent simultanément des informations spatiales et génétiques à partir d'un seul échantillon", a déclaré dans un communiqué le chercheur principal de l'étude Joshua Weinstein, associé postdoctoral au Broad Institute of MIT.
La technique permet même aux chercheurs de voir l'ordre exact des nucléotides, les «lettres» qui composent la double hélice de l'ADN et le simple brin de l'ARN, dans chaque cellule.
"Cela nous permettra de voir comment les cellules génétiquement uniques - celles qui comprennent le système immunitaire, le cancer ou l'intestin, par exemple - interagissent les unes avec les autres et donnent naissance à une vie multicellulaire complexe", a déclaré Weinstein.
Au cours des dernières décennies, les chercheurs ont développé une myriade d'outils qui les aident à collecter des données moléculaires à partir d'échantillons de tissus. Mais les efforts pour associer cette technologie à des données spatiales - afin que les chercheurs sachent où et comment le matériel génétique à l'intérieur d'une cellule est organisé - impliquent souvent des machines coûteuses et spécialisées.
La nouvelle approche rend le processus beaucoup plus facile, selon les chercheurs. En substance, la méthode utilise de minuscules étiquettes - constituées de séquences d'ADN personnalisées d'environ 30 nucléotides de long - qui se verrouillent sur chaque molécule d'ADN et d'ARN d'une cellule. Ensuite, les balises sont répliquées jusqu'à ce qu'il y ait des centaines de copies dans la cellule. Comme ces copies interagissent entre elles, elles se combinent et créent des étiquettes d'ADN uniques, ont déclaré les chercheurs.
Les interactions entre ces étiquettes ADN sont essentielles. Une fois que les chercheurs ont collecté les biomolécules marquées et les ont séquencées, ils peuvent utiliser un algorithme informatique pour décoder et reconstruire les positions d'origine des étiquettes dans la cellule, créant ainsi une image virtuelle codée par couleur de l'échantillon. Identifier l'emplacement de chaque molécule est similaire à la façon dont les tours de téléphone portable triangulent les emplacements des téléphones portables à proximité, ont déclaré les chercheurs.
La technique peut aider les chercheurs à mieux comprendre les différents types de maladies humaines. Par exemple, dans l'étude, les chercheurs ont montré que la microscopie ADN pouvait cartographier les emplacements des cellules cancéreuses humaines individuelles dans un échantillon. Ces étiquettes d'ADN synthétiques peuvent même aider les scientifiques à cartographier les emplacements des anticorps, des récepteurs et des molécules sur les cellules tumorales, ont-ils déclaré.
"Nous avons utilisé l'ADN d'une manière mathématiquement similaire aux photons en microscopie optique", a déclaré Weinstein. "Cela nous permet de visualiser la biologie comme les cellules la voient et non comme l'œil humain."
