SABER: усиление визуализации ДНК и РНК

Исследователи из Института биологически инспирированной инженерии Висса Гарварда и Гарвардской медицинской школы (HMS) разработали метод Signal Amplification by Exchange Reaction (SABER), значительно улучшающий возможности анализа Fluorescence in situ hybridization (FISH).

Проблемы существующих методов FISH:

  • Сложность обнаружения редких последовательностей, особенно в толстых тканях.
  • Ограниченная способность к мультиплексированию (одновременной визуализации множества мишеней).
  • Высокая стоимость и сложность существующих методов усиления сигнала.

Как работает SABER:

  1. Используя метод Primer Exchange Reaction (PER), синтезируются длинные конкатемеры (повторы) коротких последовательностей ДНК.
  2. Эти конкатемеры гибридизуются с целевыми последовательностями ДНК или РНК в фиксированных клетках и тканях.
  3. Конкатемер служит каркасом для множества флуоресцентных олигонуклеотидов («имиджеров»), значительно усиливая сигнал.
  4. Сигнал можно дополнительно усилить, создавая разветвленные структуры конкатемеров.

Ключевые преимущества SABER:

  • Высокая чувствительность: усиление сигнала от редких мишеней.
  • Программируемость и стандартизация: зонды можно синтезировать оптом и повторно использовать.
  • Мультиплексирование: с помощью техники DNA-Exchange (последовательная замена наборов «имиджеров») команда визуализировала 17 различных регионов X-хромосомы человека на стандартном оборудовании.
  • Практичность и экономическая эффективность.

Демонстрация в исследовании:

  • Усиление сигналов FISH от различных мишеней ДНК и РНК в слоях сетчатки мыши.
  • Создание цифровой карты клеток сетчатки с привязкой транскриптов к конкретным 3D-позициям (метод, разработанный Эммой Вест).
  • Использование SABER-FISH для идентификации энхансера — геномного элемента, контролирующего экспрессию гена в специфичном типе нейронов сетчатки.

Перспективы:

По словам профессора Констанс Цепко (HMS), метод открывает возможности для фундаментальных исследований, изучения регуляторных сетей, открытия биомаркеров, разработки терапии (включая генотерапию заболеваний глаз) и может быть применен к различным типам тканей и органов.

Исследование опубликовано в журнале Nature Methods.