En bildteknik som utvecklats vid Duke University kan göra det möjligt att titta inuti celler och titta på dussintals olika molekyler i aktion samtidigt-genom att märka dem med korta strängar av upplyst DNA som blinkar av och på med sin egen unika rytm.

"Tanken är att allt har sitt eget hjärtslag, "sa författaren Shalin Shah, en doktorsexamen student i el- och datorteknik och datavetenskap vid Duke. "Vi kallar dessa tidssignaler för" temporära streckkoder. "

När den är fäst på celler eller andra föremål och observerats under tillräckligt lång tid, dessa streckkoder skulle kunna användas för att upptäcka och skilja isär hur många saker som helst på molekylskala - inklusive speciella proteiner gömda bland de tiotusentals som människokroppen behöver för att fungera och växa.

Tekniken fungerar genom att använda de flyktiga interaktionerna mellan två komplementära DNA -strängar när de kolliderar i lösning. En sträng är fäst vid en molekyl som forskare vill studera. Den andra är fritt flytande och bär ett fluorescerande färgämne som tänds när de två trådarna paras ihop och sedan blir mörka när de går isär. När det ses under ett mikroskop över tid, bindningen och avbindningen skapar ett distinkt blinkande mönster som, avkodade, fungerar som ett fingeravtryck.

Traditionella tekniker skiljer molekyler med olika färgfärger, eller använda en färg men olika DNA -sekvenser och avbildning i steg, tvätta dem av ett mål innan du går vidare till nästa.

Shah och hans kollegor säger att de kan göra det bättre.

Arbetar med Duke datavetenskapsprofessor John Reif och postdoktoral forskare Abhishek Dubey från Oak Ridge National Laboratory, lagets tillvägagångssätt ökar antalet olika signaler som det är möjligt att urskilja med en enda färgfärg. Men snarare än att förlita sig på flera DNA-sekvenser som tidigare enfärgade metoder, de håller sekvensen för den fritt flytande strängen densamma och justerar istället saker som längden eller antalet repeterande sekvenser på strängen som är fäst vid molekylen av intresse. Detta låter dem producera blixtar med olika frekvenser, varaktighet och ljusstyrka.

I en artikel publicerad online 5 april i tidningen ACS syntetisk biologi , datasimuleringar tyder på att det är teoretiskt möjligt att skilja så många som 56 olika molekyler samtidigt, var och en blinkar på och av i samma färg. Och om flera färgämnen används så nummer ballonger till tusentals. Forskarna säger att deras teknik också kan göra det till en bråkdel av kostnaden för andra metoder, och utan att blekna under mikroskopets bländning över tiden.

I en följeslagare publicerad 21 mars i tidningen Nano bokstäver , laget testade också deras tillvägagångssätt i labbet. Shah och Reif designade sju olika DNA -enheter, fäst dem på en glasyta, och avbildade dem med fluorescensmikroskopi. Med mindre än en timmes värde av data kunde de använda varje enhets distinkta blinkande beteende för att skilja dem åt.

"Vårt mål är att utveckla en ekonomisk och enkel, men ändå kraftfull metod, "Sa Shah." De tidsmässiga intensitetssignalerna som avges är tydliga och kan fungera som ett fingeravtryck. "