تهیه تصویر سه‌بعدی کروموزوم انسانی
تهیه تصویر سه‌بعدی کروموزوم انسانی
مجله علمی ایلیاد - تیمی از دانشمندان دانشگاه هاروارد توانسته‌اند تکنولوژی تصویربرداری جدیدی برای نشان دادن محتویات کروموزوم انسانی توسعه داده‌اند. این اندام‌ها درون کروموزوم قرار دارند و شامل دی‌ان‌ای و پروتئین هستند.
پروفسور «ژیائووی ژوانگ» به‌عنوان سرپرست این تیم تحقیقاتی، می‌گوید: «اینکه بتوانیم اندام‌های کروموزوم را به صورت سه‌بعدی ببینیم از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است، زیرا به کمک آن می‌توانیم مکانیسم‌های مولکولی موجود در آن را درک کنیم و بفهمیم این اندام‌ها چگونه عملکردهای ژنوم را سازماندهی می‌کنند.»
پروفسور ژوانگ و همکارانش با تکنولوژی تصویربرداری جدید خود توانسته‌اند نقشه‌ی کروموزومی مربوط به همه‌ی ۴۶ کروموزوم انسانی و همچنین سطح مقطع یک کروموزوم منفرد را تهیه کنند. آن‌ها برای تصویربرداری از چیزی که بسیار ریزتر از آن است که بتوان از آن تصویر تهیه کرد، نقاط اتصال موجود در کروموزوم را پیدا کرده‌اند و سپس با متصل کردن این نقاط متعدد تصویر جامعی از ساختار کروماتین تهیه کرده‌اند. مانعی که بر سر راه این دانشمندان وجود داشت، این بود که تعداد نقاط تصویربرداری شده با تعداد رنگ‌هایی که می‌توان همزمان آن‌ها را در یک نقطه داشت، محدود می‌شد.
تعداد رنگ‌هایی که می‌توان همزمان در یک نقطه داشت محدودیت سه رنگ را دارد و سه رنگ به معنی سه نقطه است که برای تهیه‌ی تصویر سه‌بعدی اصلاً کافی به نظر نمی‌رسد. محققین برای غلبه بر این محدودیت از رویکرد توالی استفاده کردند؛ آن‌ها از سه نقطه‌ی مختلف تصویربرداری می‌کردند، سیگنال انجام تصویربرداری را خاموش می‌کردند و مجدداً با روشن شدن دستگاه از سه نقطه‌ی دیگر تصویر برداری می‌کردند. این کار به دفعات زیاد و با سرعت بالا انجام می‌گرفت.
پروفسور ژوانگ می‌گوید: «با این روش ما توانسته‌ایم ۶۰ نقطه را به‌صورت همزمان تعیین مکان کرده و از آن‌ها تصویربرداری کنیم، ولی برای پوشش دادن کل ژنوم نیاز به هزاران نقطه است و به همین دلیل به سراغ سیستم باینری رفتیم.»
با استفاده از سیستم باینری، دانشمندان توانسته‌اند با ۲۰ بار تصویربرداری ۲۰۰۰ مولکول را از یکدیگر مجزا کنند. داشتن این تصویر از مولکول‌های متعدد می‌تواند تصویر سه‌بعدی و باکیفیتی از ساختار کروموزوم انسانی به‌دست دهد.
طی این روش دانشمندان توانسته‌اند حتی فعالیت‌های مربوط به رونوشت ژنی را نیز مشاهده کنند. با تصاویر باکیفیتی که این تیم تحقیقاتی تهیه کرده‌اند، مشخص شده است که نواحی از کروموزوم که ژن‌های متعددی را در خود جای داده‌اند، بر روی همه‌ی کروموزوم‌ها مشابه هستند، ولی نواحی که ژن‌های کمی در آنجا قرار دارند تنها در صورتی به هم تشابه پیدا می‌کنند که کروموزوم یکسانی داشته باشند. این دانشمندان همچنین کشف کردند که هیچ دو کروموزومی کاملاً مشابه هم نیستند.
نتایج این تحقیقات در مجله‌ی Cell منتشر شده است.