Uma técnica de imagem desenvolvida na Duke University poderia tornar possível perscrutar dentro das células e observar dezenas de moléculas diferentes em ação ao mesmo tempo - marcando-as com curtos filamentos de DNA luminoso que piscam e apagam com seu próprio ritmo único.

"A ideia é que tudo tem seu próprio batimento cardíaco, "disse o primeiro autor Shalin Shah, um Ph.D. estudante de engenharia elétrica e da computação e ciência da computação na Duke. "Chamamos esses sinais de tempo de 'códigos de barras temporais'."

Quando anexado a células ou outros objetos e observado por tempo suficiente, esses códigos de barras poderiam ser usados ​​para detectar e distinguir qualquer número de coisas na escala molecular - incluindo proteínas específicas escondidas entre as dezenas de milhares de que o corpo humano precisa para funcionar e crescer.

A técnica funciona usando as interações fugazes entre duas fitas complementares de DNA conforme elas colidem em solução. Uma fita está ligada a uma molécula que os pesquisadores querem estudar. O outro é de flutuação livre e carrega um corante fluorescente que acende quando os dois fios se emparelham e depois escurece quando se separam. Quando visto sob um microscópio ao longo do tempo, a ligação e a desconexão cria um padrão distinto de piscar que, decodificado, atua como uma impressão digital.

As técnicas tradicionais distinguem as moléculas usando corantes de cores diferentes, ou usando uma cor, mas sequências de DNA diferentes e imagens em etapas, lavando-os de um alvo antes de passar para o próximo.

Shah e seus colegas dizem que podem fazer melhor.

Trabalhando com o professor de ciência da computação da Duke, John Reif, e o pesquisador de pós-doutorado Abhishek Dubey, do Oak Ridge National Laboratory, a abordagem da equipe aumenta o número de sinais diferentes que é possível distinguir com uma única cor de tinta. Mas, em vez de confiar em várias sequências de DNA, como os métodos anteriores de uma única cor, eles mantêm a sequência da fita flutuante livre e, em vez disso, ajustam coisas como o comprimento ou o número de sequências repetidas na fita ligada à molécula de interesse. Isso permite que eles produzam flashes com frequências diferentes, durações e brilho.

Em um artigo publicado online em 5 de abril na revista Biologia Sintética ACS , simulações de computador sugerem que é teoricamente possível distinguir até 56 moléculas diferentes simultaneamente, cada um piscando e apagando na mesma cor. E se várias cores de tinta forem usadas, esse número chega a milhares. Os pesquisadores dizem que sua técnica também é capaz de fazer isso por uma fração do custo de outros métodos, e sem esmaecer sob o brilho do microscópio com o tempo.

Em um artigo complementar publicado em 21 de março na revista Nano Letras , a equipe também testou sua abordagem no laboratório. Shah e Reif projetaram sete dispositivos de DNA diferentes, prendeu-os a uma superfície de vidro, e as imagens usando microscopia de fluorescência. Com menos de uma hora de dados, eles foram capazes de usar o comportamento de piscar distinto de cada dispositivo para distingui-los.

“Nosso objetivo é desenvolver um ambiente econômico e simples, método ainda poderoso, "Shah disse." Os sinais de intensidade temporal emitidos são distintos e podem atuar como uma impressão digital. "