Det som ser ut som ett kalejdoskop av glödande glass som strö eller en korsning mellan en nebulosa och ett 1980-talsdansparti är faktiskt något ännu mer förvånande: en orättvis och detaljerad bild av de exakta platserna för DNA och RNA i en levande cell.
Metoden som öppnade dörrarna för detta enastående utseende i levande celler - känd som DNA-mikroskopi - var perfekt under en period av sex år, enligt en ny studie.
"DNA-mikroskopi är ett helt nytt sätt att visualisera celler som fångar både rumslig och genetisk information samtidigt från ett enda prov," sade studieforskaren Joshua Weinstein, en postdoktor vid Broad Institute of MIT, i ett uttalande.
Tekniken tillåter till och med forskare att se den exakta ordningen av nukleotider, "bokstäverna" som utgör DNA: s dubbla helix och RNA: s enda sträng, inom varje cell.
"Det kommer att göra det möjligt för oss att se hur genetiskt unika celler - sådana som omfattar immunförsvaret, cancer eller tarmen, till exempel - interagerar med varandra och ger upphov till ett komplicerat flercelligt liv," sade Weinstein.
Under de senaste decennierna har forskare utvecklat otaliga verktyg som hjälper dem att samla in molekylära data från vävnadsprover. Men ansträngningar att para in denna teknik med rumsliga data - så att forskare vet var och hur genetiskt material inuti en cell är anordnat - innebär ofta dyra och specialiserade maskiner.
Den nya metoden gör processen mycket enklare, säger forskarna. I huvudsak använder metoden små taggar - gjorda av anpassade DNA-sekvenser som var och en är cirka 30 nukleotider långa - som klämmer fast vid varje DNA- och RNA-molekyl i en cell. Sedan replikeras taggarna tills det finns hundratals kopior av dem i cellen. När dessa kopior interagerar med varandra kombinerar de och gör unika DNA-etiketter, säger forskarna.
Interaktionen mellan dessa DNA-taggar är nyckeln. När forskarna samlar in de märkta biomolekylerna och sekvenserar dem kan de använda en datoralgoritm för att avkoda och rekonstruera taggarnas ursprungliga positioner i cellen och skapa en färgkodad virtuell bild av provet. Att fastställa platsen för varje molekyl liknar hur mobiltelefontorn triangulerar platserna för närliggande mobiltelefoner, säger forskarna.
Tekniken kan hjälpa forskare att bättre förstå olika typer av mänsklig sjukdom. I studien visade till exempel forskarna att DNA-mikroskopi kunde kartlägga platserna för enskilda humana cancerceller i ett prov. Dessa syntetiska DNA-taggar kan till och med hjälpa forskare att kartlägga platserna för antikroppar, receptorer och molekyler på tumörceller, sade de.
"Vi har använt DNA på ett sätt som matematiskt liknar fotoner i ljusmikroskopi," sade Weinstein. "Detta gör att vi kan visualisera biologin som celler ser den och inte som det mänskliga ögat gör."
