Microscopia 3D del DNA Rivoluzionaria Mappa l'Attività Genica nell'Embrione di Zebrafish, Trasformando la Ricerca Biologica

Il sequenziamento genetico fornisce dati preziosi sulla composizione e l'attività genetica, ma manca di informazioni sulla posizione precisa delle sequenze genetiche all'interno di un campione. I ricercatori dell'Università di Chicago hanno sviluppato la microscopia volumetrica del DNA, una tecnologia che supera queste limitazioni. Questo metodo si basa sull'etichettatura delle molecole di DNA o RNA, consentendo l'interazione tra etichette adiacenti per creare un'immagine tridimensionale del materiale genetico e delle sue interazioni. In una recente pubblicazione su *Nature Biotechnology*, i ricercatori hanno dimostrato la tecnologia creando una mappa del DNA completa di un embrione di zebrafish (*Danio rerio*). Questo segna la prima immagine tridimensionale completa del genoma di un intero organismo senza utilizzare l'ottica, basandosi esclusivamente sull'analisi delle interazioni molecolari. A differenza dei microscopi tradizionali, la microscopia volumetrica del DNA crea immagini calcolando le interazioni tra le molecole. Il processo prevede l'aggiunta di identificatori molecolari univoci (UMI), brevi etichette di DNA, alle molecole di DNA e RNA. Queste etichette si attaccano alle molecole e vengono replicate, portando a una reazione chimica che genera identificatori univoci specifici per ogni interazione di coppia. Attraverso il sequenziamento e l'analisi di queste interazioni, un algoritmo ricostruisce la disposizione spaziale originale di tutte le molecole, creando una mappa tridimensionale dell'espressione genica. Uno dei principali vantaggi della tecnologia è che non richiede la conoscenza preliminare del formato o del genoma del campione. Questo la rende preziosa per studiare ambienti biologici unici, poco compresi o dinamici, come i tessuti tumorali. La microscopia volumetrica del DNA può mappare il microambiente di un tumore, mostrando interazioni chiave tra le cellule tumorali e immunitarie, il che potrebbe aiutare nello sviluppo di immunoterapie precise e vaccini personalizzati. Joshua Weinstein, PhD, Assistente Professore di Medicina e Ingegneria Molecolare presso UChicago, che ha dedicato oltre 12 anni allo sviluppo della microscopia del DNA, osserva che essere in grado di vedere questo tipo di visione della natura dall'interno di un campione è esaltante. Con i progressi nella bioinformatica e nelle risorse di calcolo, questa tecnologia promette di rendere la mappatura genetica tridimensionale una parte di routine della pratica medica e scientifica, con potenziali applicazioni nella diagnostica clinica, in particolare per il cancro e le sindromi genetiche rare.