Учёные, вдохновившись способностями кальмаров, создали человеческие клетки с необычными свойствами. Они могут менять степень своей прозрачности по команде экспериментаторов. Мы сразу вспомнили историю человека-невидимки.
Учёные, вдохновившись способностями кальмаров, создали человеческие клетки с необычными свойствами. Они могут менять степень своей прозрачности по команде экспериментаторов. В перспективе биологи надеются получить клетки, которые можно по желанию сделать полностью прозрачными, а потом вернуть в исходное состояние.
Прочитав о таком впечатляющем результате, мы сразу вспомнили фантастическую историю человека-невидимки.
Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Nature Communications группой во главе с Элоном Городецким (Alon Gorodetsky) из Калифорнийского университета в Ирвайне.
Чтобы понять, что же было сделано учёными, вспомним, что в мире есть множество прозрачных животных. Однако очень мало существ, способных управлять своей прозрачностью. Такой способностью славятся, в частности, головоногие. Так, самки кальмаров вида Doryteuthis opalescens могут на время делать свои ткани прозрачными, чтобы ускользнуть от внимания хищников.
Теперь исследователи решили придать подобные свойства человеческим клеткам. Зачем? Во-первых, это красиво.
"Тысячелетиями люди были очарованы прозрачностью и невидимостью, вдохновлявшими [людей на] философские спекуляции, произведения научной фантастики и многие академические исследования, — рассказывает первый автор статьи Атроули Чаттерджи (Atrouli Chatterjee) из Калифорнийского университета в Ирвайне. — Наш проект, который, безусловно, относится к области науки, направлен на разработку и конструирование клеточных систем и тканей с контролируемыми свойствами пропускания, отражения и поглощения света".
Но, разумеется, учёными движет не только любопытство. Система управления прозрачностью клеток может стать замечательным инструментом для экспериментаторов.
В своё время исследование механизма свечения медуз привело к появлению такого мощного метода как оптогенетика. Он позволяет буквально поклеточно проверить, где вырабатывается тот или иной интересный исследователям белок (белки — основной рабочий инструмент живой клетки). Этот подход уже помог сделать огромное количество открытий и привёл к появлению массы важных разработок. Чего-то подобного можно ожидать и от метода, позволяющего менять прозрачность клеток.
Механизм управления прозрачностью биологи позаимствовали у кальмара вида Doryteuthis opalescens.
Фото Wikimedia Commons.
У представителей вида D. opalescens есть специализированные клетки для управления цветом и прозрачностью тела. Они называются лейкофоры. В состав этих клеток входят лейкосомы — органеллы, содержащие белки, известные как рефлектины. Они-то и меняют свои оптические свойства, подчиняясь действию химических стимулов.
Экспериментаторы создали генетически модифицированные клетки человеческих почек, внедрив в их ДНК гены, отвечающие за синтез рефлектинов.
Оказалось, что, когда человеческая клетка вырабатывает рефлектины, те самостоятельно организуются в тела, подобные лейкосомам.
"Мы были удивлены, обнаружив, что клетки не только экспрессируют рефлексин, но также упаковывают белок в сфероидальные наноструктуры и распределяют их по телу клетки, — признаётся Городецкий. — Благодаря количественной фазовой микроскопии мы смогли определить, что белковые структуры имели другие оптические характеристики по сравнению с цитоплазмой внутри клеток. Иными словами, они оптически вели себя почти так же, как в своих родных лейкофорах головоногих".
На микроизображении внутриклеточной среды скопления белков рефлексинов показаны тёмными точками (некоторые из них отмечены стрелками). Справа более холодные тона соответствуют большей прозрачности.
Иллюстрация Atouli Chatterjee/UCI.
Но заставить клетку синтезировать белки, влияющие на её цвет и прозрачность, — это полдела. Нужно ещё научиться управлять оптическими свойствами этих белков.
В качестве управляющего стимула биологи использовали обыкновенную поваренную соль (NaCl). Опыты показали, что концентрация хлорида натрия влияет на прозрачность рефлектинов, а значит, и клеток в целом. Чтобы увеличить их прозрачность, нужно уменьшить концентрацию соли в цитоплазме, и наоборот.
Сейчас созданные экспериментаторами клетки ещё уступают своим "коллегам" из организма головоногих по способности менять прозрачность. Но авторы надеются "отточить их навыки" в последующих исследованиях.
К слову, ранее 33Live.RuRu рассказывали о том, как группа Городецкого создала адаптивный материал для космических одеял, прообразом которого тоже послужила кожа кальмара. Также мы сообщали, что биологи раскрыли "нервный" секрет маскировки каракатиц. Писали мы и о том, что осьминоги способны видеть свет кожей.
