형광 탐침으로 살아 있는 세포 속 DNA 접힘 구조 더 선명하게 관찰

바르셀로나 유전체조절센터가 이끄는 연구진이 살아 있는 세포 안에서 DNA가 어떻게 포장되고 움직이는지 보여주는 형광 탐침을 개발했다. HoTs라는 이 분자들은 살아 있는 세포에서 20나노미터 해상도의 영상을 구현했으며, 보존 처리한 실험실 세포에서는 개별 염료 분자의 위치를 DNA 자체의 폭에 가까운 3나노미터 정밀도로 파악했다.

이 탐침은 세포막을 통과해 DNA에 결합하고 스스로 밝은 상태와 어두운 상태를 오간다. 첨단 현미경으로 깜박이는 분자들의 위치를 개별적으로 포착한 뒤, 컴퓨터로 위치 정보를 결합해 정밀한 영상을 만든다. 살아 있는 세포에서는 기존의 여러 단일분자 기법에 필요한 자극적인 화학물질과 고강도 레이저 빛을 사용하지 않아도 된다.

암 환자 3명의 장 조직 절편에 적용한 결과, 탐침은 종양 세포의 DNA가 인접한 건강한 조직의 DNA보다 느슨하고 넓게 퍼져 있음을 보여줬다. 이 결과는 앞선 연구와 일치했지만, 이번 연구는 이러한 변화가 일어나는 이유를 규명하거나 이를 진단 지표로 검증하지는 않았다.

별도의 실험에서는 인공지능 시스템이 서로 다르게 접힌 DNA를 분석해 살아 있는 피부 세포와 줄기세포를 96~98%의 정확도로 구별했다. 탐침은 특정 유전자가 아닌 전체 유전체를 표지하지만, Molecular Cell에 발표된 이번 연구는 염색질 구조의 역동적인 변화를 연구할 새로운 방법을 제시한다.