תאים של אורגניזם אחד נושאים כמעט אותה קבוצת DNA, אך פועלים בצורה שונה. זה נראה טוב במיוחד במוח: אזורים שונים שלו מפעילים גנים שונים ואחראים למשימות שונות. אחד התפקידים המרכזיים כאן ממלאים שינויים כימיים של DNA ו-RNA — מעין תגיות המשפיעות על האופן שבו התא קורא את המידע הגנטי.
הבעיה היא שבמשך זמן רב רקמה נותחה לעתים קרובות כדגימה אחת. גישה כזו נוחה, אך היא מוחקת הבדלים חשובים בין אזורים שכנים.
דמיינו ארכיון עתיק שבו כל מגילה מסומנת בסמלים הנראים רק תחת אור מיוחד. סימנים אלה מרמזים כיצד לקרוא את הטקסט. DREAMS פועל בערך כך: הוא מאיר תכונות מולקולריות של תאים ומראה היכן בדיוק ברקמה מפוזרים אותות הקשורים לקריאת מידע גנטי. זה לא רק כלי טכני חדש — הוא יכול לעזור לחקור מחלות אפיגנטיות בדרך חדשה.
השיטה DREAMS — DNA RNA Elements Areal Mass Spectrometry — הוצגה בכתב העת Nature Cell Biology. היא מוסיפה לנתונים המולקולריים ממד מרחבי. בבסיסה עומדת הדמיה ספקטרומטריית מסה: זרם של טיפות מיקרו טעונות מחלץ מולקולות מפני השטח של פרוסת רקמה דקה, ולאחר מכן המכשיר קובע את הרכבן.
החוקרים מתעניינים בנוקלאוזידים שונוים חופשיים — תוצרי פירוק וחידוש של DNA ו-RNA. התפלגותם יכולה להצביע בעקיפין על מצב השינויים המתאימים. עם זאת, DREAMS אינו מראה את התגית ישירות על קטע מסוים של המולקולה ואינו מחליף ריצוף. החוזק שלו במקום אחר: השיטה מאפשרת למצוא במהירות אזורים עם פרופיל מולקולרי חריג ולבחור אותם לניתוח מפורט יותר.
כאשר יישמו את DREAMS על מוח של עכבר, הוא חשף אי-הומוגניות ניכרת. אזורי מוח שונים הכילו קבוצות שונות של נוקלאוזידים שונוים, כולל 5-מתילציטוזין ותרכובות נדירות יותר. כתוצאה מכך, התמונה הממוצעת של הרקמה כולה התפרקה למספר נופים מולקולריים עצמאיים.
נתונים מעניינים במיוחד התקבלו בבעלי חיים עם פעילות לקויה של אנזימים ממשפחת TET. אנזימים אלה משתתפים בהמרת צורות שונו של ציטוזין ומסייעים לווסת את המצב האפיגנטי של DNA. עם זאת, DREAMS הראה שינויים לא רק בשינויי DNA, אלא גם ב-N¹-מתיל-אדנוזין (m¹A) — תרכובת הקשורה בעיקר ל-RNA.
שינויים ברמת m¹A לוו בשינויים בטרנסקריפטום. זה מצביע על קשר אפשרי בין תהליכים התלויים ב-TET1 לבין ויסות RNA. במילים אחרות, הגבול בין אפיגנומיקה לאפיטרנסקריפטומיקה עשוי להיות לא חד כל כך כפי שנהוג לחשוב.
אך מוקדם מדי להסיק מסקנות רחבות מדי. התוצאות אינן מוכיחות ש-TET1 מווסת באופן אוניברסלי שינויי RNA. המחקר בוצע בעיקר על רקמות עכברים, והאותות של DREAMS כשלעצמם אינם מראים קשרים סיבתיים. יש גם מגבלות טכניות: מולקולות דומות בתכונותיהן עשויות להיות קשות להבחנה, ושינויים נדירים עלולים להיות מתחת לסף הגילוי. לכן יש לאשר את הנתונים שהתקבלו באמצעות ריצוף ושיטות אחרות.
את התועלת הגדולה ביותר יביא DREAMS ככל הנראה בשילוב עם טרנסקריפטומיקה, מיפוי סוגי תאים וטכנולוגיות אחרות של ביולוגיה מרחבית. גישה משולבת כזו תאפשר לקשר שינויים מולקולריים לא רק לאיבר בכללותו, אלא לאזור מסוים של הרקמה ולסביבה התאית שלו.
DREAMS משקף את המפנה הכללי בביולוגיה המודרנית — ממדדים ממוצעים למפות מרחביות מפורטות. כעת חשוב לדעת לא רק מה השתנה ב-DNA, באפיגנום או ב-RNA, אלא גם היכן בדיוק זה קרה. השיטה מדגימה בבירור: אפילו רקמה אחת יכולה להיות מורכבת מנופים מולקולריים רבים ושונים, הנעלמים לחלוטין בניתוח של דגימה ממוצעת.
