Ученые из Гарвардского Университета разработали методику, позволяющую in vivo наблюдать динамическое распределение ДНК в клетке без использования каких-либо окрашивающих маркеров. Метод основан на микроскопии вынужденного комбинационного рассеяния (эффекте Рамана) и позволяет провести неинвазивную диагностику рака кожи, а также быстро оценить агрессивность раковых клеток. Статья опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences, кратко ознакомиться с ее содержанием можно в отчете.
Микроскопия вынужденного комбинационного рассеяния (ВКР) представляет собой метод визуализации колебательных частот химических связей. Различные типы связей обладают различными частотами резонансных колебаний в зависимости от молекулярного окружения. Например, колебательная частота C-H связи в молекуле ДНК немного отличается от колебательной частоты связи в белках и жирах. В отличие от традиционной спектроскопии комбинационного рассеяния, микроскопия ВКР позволяет получать данные об образце в режиме реального времени. Это позволяет «видеть» распределение веществ внутри клетки и наблюдать клеточными процессами без использования флуоресцентных маркеров.
В качестве теста нового метода исследователи использовали микроскопию ВКР для поиска раковых клеток в образцах кожи. Предварительно ученые исследовали in vitro работоспособность метода на культуре человеческих раковых клеток HeLa. С помощью микроскопии ВКР удалось построить трехмерную картину распределения ДНК, жиров и белков в клетке в профазе митоза: ДНК располагалась в ядре, жиры преимущественно в цитоплазме, а белки распределены по всей клетке.
Последующие наблюдения позволили «рассмотреть» переход в интерфазу, метафазу и анафазу. Затем метод из культуры был перенесен на образцы кожи мышей и человека. Ученые смогли различить в них все стадии клеточного деления, а также наблюдали миграцию хромосом. Это позволило впервые количественно измерить скорость митоза in vivo и определить «агрессивность» раковых клеток.
Исследование человеческой кожной ткани подтвердило применимость метода для гистологической диагностики. Микроскопия ВКР позволила обнаружить увеличение числа делений клеток, что является отличительной чертой злокачественных клеток. По словам авторов, новый метод не только способен ускорить проведение хирургических процедур путем визуализации опухолевых тканей, но и потенциально применим для профилактической диагностики.
Для исследования клеточных процессов необходимо «заглянуть» внутрь клетки, не нарушая протекающие процессы. Обычно для визуализации ДНК ее требуется метить флуоресцентными маркерами. Подобный подход называется инвазивным, оказываемое воздействие способно изменить протекающие в клетке процессы.