Đột phá: Các nhà khoa học tạo ra 'máy ghi âm' sinh học theo dõi hoạt động của gene

Các nhà khoa học đã phát triển một công cụ mới có tên là CytoTape, một 'máy ghi âm protein' được mã hóa di truyền. Công cụ này có khả năng ghi lại liên tục động lực điều hòa gene bên trong các tế bào sống trong tối đa ba tuần.

CytoTape hoạt động với độ phân giải cao ở cấp độ tế bào đơn và theo từng phút. Nó sử dụng một cơ chế tự lắp ráp protein bên trong tế bào để tạo ra một cấu trúc giống như sợi chỉ, ghi lại lịch sử hoạt động của gene.

Trong các thử nghiệm, công nghệ này đã ghi lại thành công hoạt động của năm yếu tố phiên mã và hoạt động phiên mã gene cùng một lúc trên nhiều loại tế bào động vật có vú. Một phiên bản nâng cao, CytoTape-vivo, đã được sử dụng để theo dõi lịch sử biểu hiện gene ở hàng ngàn nơ-ron thần kinh trong não chuột sống. Các nhà nghiên cứu cho biết bộ công cụ CytoTape tạo ra một nền tảng linh hoạt để phân tích các quá trình sinh lý của tế bào.

Việc công bố CytoTape không chỉ là một cải tiến kỹ thuật mà là một bước nhảy vọt về khả năng quan sát sinh học. Trước đây, việc theo dõi nhiều quá trình phân tử phức tạp diễn ra liên tục theo thời gian trong một tế bào sống—đặc biệt là trong một cơ quan phức tạp như não—là một thách thức cực lớn. Các phương pháp hiện có thường chỉ cung cấp những 'bức ảnh chụp nhanh' tại một thời điểm, hoặc chỉ theo dõi được một vài biến số hạn chế.

CytoTape giải quyết vấn đề này bằng cách tạo ra một 'hộp đen' sinh học. Nó không chỉ quan sát mà còn xây dựng một bản ghi vật lý, một cuộn băng lịch sử về các sự kiện phân tử ngay bên trong tế bào. Lịch sử này sau đó có thể được các nhà khoa học 'đọc lại' để hiểu rõ chuỗi nhân quả dẫn đến một trạng thái tế bào nhất định.

Đối với khoa học thần kinh, ứng dụng này mang tính cách mạng. Khả năng ghi lại lịch sử hoạt động gene của 14.000 nơ-ron riêng lẻ trong nhiều tuần có thể giúp giải mã các bí ẩn về quá trình hình thành ký ức, học tập và sự tiến triển của các bệnh thoái hóa thần kinh như Alzheimer. Về lâu dài, công nghệ nền tảng này có thể được áp dụng để nghiên cứu sự phát triển của tế bào ung thư, phản ứng miễn dịch, hoặc tác động của thuốc ở cấp độ vi mô, mở ra một kỷ nguyên mới cho y học chính xác.