Yeni Mikroskopi Yöntemi DNA ve Proteinleri Hücreyi Açmadan Takip Edip Dizileyebiliyor!

Bilim insanları, hücreyi açmadan hem DNA sıralaması yapabilen hem de proteinlerin yerini yüksek çözünürlükte belirleyebilen yeni bir mikroskopi yöntemi üzerinde çalışıyor. Bu güçlü teknoloji, hücrenin bütünlüğünü bozmadan içerdeki molekülleri gözlemlemeyi mümkün kılıyor. Bu yeni yaklaşım, DNA ve proteinlerin hücre içindeki işbirliği hakkında hayati bilgiler sunuyor.

Yöntemi geliştiren araştırmacılar, yaşlanmanın hücre çekirdeğinde bulunan proteinlerin kromozomlarla olan etkileşimlerini nasıl değiştirdiğini incelemek için bu teknolojiyi kullanıyor. Bulgular, yaşlanmayla birlikte çekirdekteki proteinlerin değişime uğrayarak gen aktivitesini baskılayabileceğini gösteriyor.

Sidney’de bulunan Garvan Tıbbi Araştırmalar Enstitüsü’nde kanser biyoloğu Ankur Sharma, bu teknolojiyi kansere dair çalışmalarda kullanmak istediğini belirtiyor. Sosyal medya platformu X’te (Twitter) yöntemi “olağanüstü” olarak nitelendiren Sharma, bu çalışmanın yeni araştırmalar için önemli bir kapı aralayabileceğini düşünüyor.

Görüntüleme yöntemi, bir insan bağ dokusu hücresinin çekirdeği içindeki çeşitli proteinleri (mavi, sarı ve macenta) ortaya çıkarıyor.

Yeni Bir Genom Sıralama Yöntemi: Genişletilmiş in situ Genom Dizileme

Bu yeni teknoloji, 26 Eylül’de bioRxiv platformunda yayımlanan bir ön çalışmada “expansion in situ genome sequencing” (genişleme in situ genom dizileme) olarak tanımlandı. Henüz hakemli bir dergide yayımlanmamış olan bu çalışma, bilim insanlarının DNA’nın proteinlerle nasıl etkileşime girdiğini daha ayrıntılı bir şekilde incelemelerine olanak tanıyor.

Teknik, özellikle DNA’nın hücre çekirdeğinde proteinlerle nasıl paketlendiğini ve bu sıkışık yapının genlerin aktivitesini nasıl etkilediğini araştıran bilim insanları için önemli bir araç. Harvard Üniversitesi’nden genetikçi Jason Buenrostro, DNA’nın “bilgi içeren bir iplikçik olarak 5 mikron büyüklüğündeki bir hücre çekirdeğinde organize edilmesi gerektiğini” belirterek, bu paketlemenin nasıl gerçekleştiğinin büyük bir bilgi hazinesi olduğunu vurguluyor.

Bir deri fibroblastındaki kromozom bölgelerinin görselleştirilmesi.

İki Yöntemin Birleştirilmesiyle Elde Edilen Gelişmiş Teknoloji

Buenrostro ve ekibi, DNA dizilimini belirlemek için floresan etiketli DNA bileşenlerini kullanan mevcut bir yöntemi, genişleme mikroskopisi adı verilen başka bir teknikle birleştirdi. Floresan etiketler sayesinde, DNA’nın sıralaması belirlenirken, genişleme mikroskopisi ile hücreler içindeki proteinler ve DNA parçacıkları daha net bir şekilde ayırt edilebiliyor. Bu ikinci teknik, su emerek şişen bir jel kullanarak hücredeki molekülleri birbirinden ayırıyor, böylece gözlemlenmeleri daha kolay hale geliyor.

Bu iki yöntemin kombinasyonu, Buenrostro’nun ekibinin, Hutchinson-Gilford progeria sendromu adı verilen erken yaşlanma hastalığına sahip bireylerde çekirdek içi proteinler ile genler arasındaki etkileşimleri incelemesine olanak tanıdı. Normalde hücre çekirdeğinin kenarında bulunan lamin adı verilen proteinlerin mutasyona uğraması sonucu ortaya çıkan bu hastalıkta, anormal lamin proteinlerinin çekirdeğin içine girerek kromozom düzenini bozduğu ve gen aktivitesini baskıladığı görüldü. Benzer durumlar, 92 yaşında progeria hastası olmayan bir bağışçının deri hücrelerinde de tespit edildi.

Çalışmadaki tüm floresan mikroskopisi, Nikon Ti2 mikroskobuna bağlı Andor Dragonfly 200 yüksek hızlı konfokal sistem kullanılarak gerçekleştirildi. Görselde Dragonfly Confocal Microscope System görülüyor.

Gelecek İçin Potansiyeli Büyük

Expansion in situ genome sequencing, veya genişleme in situ genom dizileme, bireysel hücrelerden giderek artan miktarda veri toplanmasını sağlayan yeni yöntemlerden sadece biri. KU Leuven’den genetikçi Thierry Voet, nihai hedefin hücredeki hemen her proteini veya metaboliti tespit edebilecek bir sistem geliştirmek olduğunu belirtiyor. Voet ve ekibi, bu teknolojiyi gelişen embriyonun farklı kromozom sayılarına sahip hücrelerinin bu duruma nasıl uyum sağladığını araştırmak için kullanmayı planlıyor.

Tekniğin karmaşık bir yapıya sahip olduğunu ve uzmanlık gerektirdiğini söyleyen Avustralya’daki Walter ve Eliza Hall Tıbbi Araştırmalar Enstitüsü’nde ileri mikroskopi üzerine çalışan Kelly Rogers, bu nedenle yöntemin hemen yaygınlaşamayabileceğini ifade ediyor. Ancak Rogers, zamanla bu yöntemin daha geniş bir kitle tarafından kullanılabileceğini ve protokollerin daha basit hale getirilip ticarileştirilebileceğini düşünüyor.

Rogers, “Bu teknolojinin daha geniş bir bilim insanı kitlesi tarafından erişilebilir hale geleceği kesin. Şu anki bilgilerimize göre, başarabileceklerimiz konusunda pek fazla sınır yok gibi görünüyor,” diyor.