Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một kỹ thuật hình ảnh có thể cho phép nhìn vào bên trong các tế bào và quan sát hàng chục phân tử khác nhau cùng một lúc – bằng cách gắn nhãn cho chúng bằng các chuỗi DNA phát sáng ngắn nhấp nháy theo nhịp với nhịp điệu độc đáo của riêng chúng. Mặc dù chúng đều có cùng màu, nhưng kỹ thuật này có thể phân biệt tới 56 loại bằng cách lấp lánh, rẻ hơn so với các phương pháp truyền thống và không bị phai màu theo thời gian.
Một kỹ thuật hình ảnh được phát triển tại Đại học Duke có thể cho phép nhìn vào bên trong các tế bào và theo dõi hàng chục phân tử khác nhau hoạt động cùng một lúc – bằng cách dán nhãn cho chúng bằng các chuỗi DNA phát sáng ngắn nhấp nháy và tắt theo nhịp điệu độc đáo của riêng chúng.
“Ý tưởng là mọi thứ đều có nhịp đập của riêng nó”, tác giả đầu tiên Shalin Shah, một tiến sĩ. sinh viên ngành kỹ thuật điện và máy tính và khoa học máy tính tại Duke. “Chúng tôi gọi những tín hiệu thời gian này là” mã vạch tạm thời. “”
Khi được gắn vào các tế bào hoặc các vật thể khác và quan sát đủ thời gian, các mã vạch này có thể được sử dụng để phát hiện và phân biệt bất kỳ số lượng nào ở quy mô phân tử – bao gồm các protein đặc biệt ẩn trong hàng chục ngàn cơ thể con người cần để hoạt động và phát triển .
Kỹ thuật này hoạt động bằng cách sử dụng các tương tác thoáng qua giữa hai chuỗi DNA bổ sung khi chúng va chạm vào dung dịch. Một sợi được gắn vào một phân tử mà các nhà nghiên cứu muốn nghiên cứu. Cái kia là trôi nổi tự do và mang một chất nhuộm huỳnh quang sáng lên khi hai sợi kết hợp với nhau và sau đó tối đi khi chúng tách ra. Khi được quan sát dưới kính hiển vi theo thời gian, liên kết và không ràng buộc tạo ra một mô hình nhấp nháy riêng biệt, được giải mã, hoạt động như một dấu vân tay.
Các kỹ thuật truyền thống phân biệt các phân tử bằng cách sử dụng thuốc nhuộm màu khác nhau, hoặc sử dụng một màu nhưng trình tự DNA khác nhau và hình ảnh theo các bước, rửa sạch chúng khỏi một mục tiêu trước khi chuyển sang mục tiêu tiếp theo.
Shah và đồng nghiệp của mình nói rằng họ có thể làm tốt hơn.
Làm việc với giáo sư khoa học máy tính Duke, John Reif và nhà nghiên cứu sau tiến sĩ Abhishek Dubey của Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge, cách tiếp cận của nhóm làm tăng số lượng tín hiệu khác nhau có thể phân biệt với một màu nhuộm. Nhưng thay vì dựa vào nhiều chuỗi DNA như các phương pháp đơn màu trước đây, chúng giữ cho chuỗi của chuỗi nổi tự do giống nhau và thay vào đó điều chỉnh những thứ như độ dài hoặc số chuỗi lặp lại trên chuỗi gắn với phân tử quan tâm. Điều này cho phép chúng tạo ra đèn flash với tần số, thời lượng và độ sáng khác nhau.
Trong một bài báo xuất bản trực tuyến ngày 5 tháng 4 trên tạp chí ACS Tổng hợp Sinh học , các mô phỏng trên máy tính cho thấy về mặt lý thuyết có thể phân biệt đồng thời 56 phân tử khác nhau, mỗi lần nhấp nháy và tắt cùng một màu. Và nếu nhiều màu nhuộm được sử dụng số bóng bay đến hàng ngàn. Các nhà nghiên cứu cho biết kỹ thuật của họ cũng có thể làm như vậy với một phần chi phí của các phương pháp khác và không bị phai màu dưới ánh sáng chói của kính hiển vi theo thời gian.
Trong một bài báo đồng hành xuất bản ngày 21 tháng 3 trên tạp chí Nano Letters , nhóm nghiên cứu cũng đã thử nghiệm phương pháp của họ trong phòng thí nghiệm. Shah và Reif đã thiết kế bảy thiết bị DNA khác nhau, gắn chúng lên bề mặt thủy tinh và chụp ảnh chúng bằng kính hiển vi huỳnh quang. Với dữ liệu ít hơn một giờ, họ có thể sử dụng hành vi nhấp nháy riêng biệt của từng thiết bị để phân biệt chúng.
“Mục tiêu của chúng tôi là phát triển một phương pháp kinh tế và đơn giản nhưng mạnh mẽ”, Shah nói. “Các tín hiệu cường độ thời gian phát ra rất khác biệt và có thể hoạt động như một dấu vân tay.”
Nguồn tin tức:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Duke . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :