Time-lapse анализ позволяет по-новому взглянуть на то, как клетки восстанавливают повреждения ДНК
Ученые из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) разработали автоматизированный метод для изучения репарации ДНК в тысячах клеток с течением времени.
Суть метода
- Используется time-lapse визуализация — микроскопические изображения клеток делаются каждые ~30 минут в течение до двух суток.
- Компьютерные алгоритмы отслеживают отдельные клетки и их дочерние клетки по мере их перемещения в чашке Петри.
- Исследуются человеческие эпителиальные клетки молочной железы, в которых белки репарации ДНК 53BP1 помечены флуоресцентным маркером.
- Алгоритмы анализируют тысячи клеток, классифицируя области скопления белков 53BP1 в местах повреждения ДНК — так называемые "радиационно-индуцированные фокусы" (radiation induced foci).
Ключевые преимущества
Метод сочетает в себе:
- Длительное наблюдение за одними и теми же клетками.
- Статистическую значимость за счет анализа тысяч клеток одновременно.
Новые открытия
Локализация репарации: Хотя повреждения ДНК происходят случайным образом по всему ядру, процесс репарации (скопление 53BP1) локализован в очень специфических областях ядра.
- Последствие: Это ограничение увеличивает риск встречи и слияния разрывов, что может привести к хромосомным перестройкам (например, транслокациям), считающимся предшественниками рака.
Зависимость от дозы облучения:
- При высоких дозах небольшие кластеры белков 53BP1 сливаются в более крупные, что подтверждает повышенный риск хромосомных перестроек.
- При низких дозах деление клеток не останавливается (в отличие от высоких доз).
Значение исследования
Метод помогает глубже понять, как клетки реагируют на ионизирующее излучение, что важно для:
- Защиты астронавтов от космических лучей.
- Совершенствования протоколов лучевой терапии опухолей.
Работа с видеоматериалами опубликована в журнале PLOS One.