Шаг к человеку-невидимке? Созданы человеческие клетки с выключателем прозрачности

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 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 Вести.Ru 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.