Apa yang tampak seperti kaleidoskop taburan es krim bercahaya atau persilangan antara nebula dan pesta dansa tahun 1980-an sebenarnya adalah sesuatu yang bahkan lebih mencengangkan: pandangan yang tidak terkekang dan terperinci tentang lokasi pasti DNA dan RNA di dalam sel hidup.
Metode yang membuka pintu untuk tampilan yang belum pernah terjadi sebelumnya ini di dalam sel hidup - yang dikenal sebagai mikroskop DNA - disempurnakan selama enam tahun, menurut sebuah studi baru.
"Mikroskopi DNA adalah cara yang sama sekali baru untuk memvisualisasikan sel yang menangkap informasi spasial dan genetika secara bersamaan dari satu spesimen," kata ketua peneliti Joshua Weinstein, rekan pascadoktoral di Broad Institute of MIT, dalam sebuah pernyataan.
Teknik ini bahkan memungkinkan para peneliti untuk melihat urutan nukleotida, "huruf" yang membentuk heliks ganda DNA dan untai tunggal RNA, di dalam setiap sel.
"Ini akan memungkinkan kita untuk melihat bagaimana sel-sel unik secara genetik - yang terdiri dari sistem kekebalan, kanker atau usus, misalnya - berinteraksi satu sama lain dan menimbulkan kehidupan multiseluler yang kompleks," kata Weinstein.
Selama beberapa dekade terakhir, para peneliti telah mengembangkan berbagai alat yang membantu mereka mengumpulkan data molekuler dari sampel jaringan. Tetapi upaya untuk memasangkan teknologi ini dengan data spasial - sehingga peneliti tahu di mana dan bagaimana materi genetik di dalam sel diatur - seringkali melibatkan mesin mahal dan khusus.
Pendekatan baru membuat proses lebih mudah, kata para peneliti. Intinya, metode ini menggunakan tanda-tanda kecil - yang dibuat dari urutan DNA khusus yang masing-masing panjangnya sekitar 30 nukleotida - yang menempel pada setiap molekul DNA dan RNA dalam sebuah sel. Kemudian, tag direplikasi hingga ada ratusan salinannya di dalam sel. Ketika salinan ini berinteraksi satu sama lain, mereka menggabungkan dan membuat label DNA yang unik, kata para peneliti.
Interaksi antara tag DNA ini adalah kuncinya. Setelah peneliti mengumpulkan biomolekul berlabel dan mengurutkannya, mereka dapat menggunakan algoritma komputer untuk memecahkan kode dan merekonstruksi posisi asli tag dalam sel, membuat gambar virtual kode warna dari sampel. Penentuan lokasi masing-masing molekul sama dengan bagaimana menara ponsel melakukan pelacakan lokasi ponsel terdekat, kata para peneliti.
Teknik ini dapat membantu para peneliti lebih memahami berbagai jenis penyakit manusia. Sebagai contoh, dalam penelitian ini para peneliti menunjukkan bahwa mikroskop DNA dapat memetakan lokasi masing-masing sel kanker manusia dalam sampel. Tag DNA sintetis ini bahkan dapat membantu para ilmuwan memetakan lokasi antibodi, reseptor dan molekul pada sel tumor, kata mereka.
"Kami telah menggunakan DNA dengan cara yang secara matematis mirip dengan foton dalam mikroskop cahaya," kata Weinstein. "Ini memungkinkan kita untuk memvisualisasikan biologi seperti sel melihatnya dan tidak seperti mata manusia."
