Осьминоги, кальмары и другие морские существа имеют замечательную способность — исчезать, для этого у них в организмах есть специальные ткани, управляющие передачей и отражением света. Ученым удалось вырастить аналогичные человеческие клетки. Исследователи вдохновились структурой кожи головоногих моллюсков, наделив клетки млекопитающих такой же настраиваемой прозрачностью и светорассеивающими характеристиками.
«В течение тысячелетий люди были очарованы идеей прозрачности и невидимости, которые вдохновляли их на философские спекуляции, произведения научной фантастики и многочисленные академические исследования», — рассказывает ведущий автор исследования Атроули Чаттерджи. — Наш проект, который явно находится в области науки, направлен на разработку и конструирование клеточных систем и тканей с контролируемыми свойствами для передачи, отражения и поглощения света».
Исследовали взяли за основу кальмаров женского пола Doryteuthis opalescens, которые могут менять окрас своей мантии с прозрачного на непрозрачный белый, избегая тем самым хищников. Ученые взяли образцы межклеточных белковых частиц, участвующих в этом превращении, и нашли способ введения их в клетки человека.
У этого вида кальмара есть специализированные отражающие клетки, называемые лейкофорами — они могут изменять способ рассеивания света. Внутри этих клеток находятся лейкосомы, связанные с мембраной частицы, которые состоят из белков, известных как рефлектины — именно они могут воспроизводить радужный камуфляж.
В своих экспериментах исследователи культивировали эмбриональные клетки почек человека и генетически сконструировали их для экспрессии рефлектина. Они обнаружили, что белок может собираться в частицы в цитоплазме клеток в неупорядоченном расположении. Они также увидели через оптическую микроскопию и спектроскопию, что введенные структуры заставили клетки изменить свое рассеяние света.
«Мы были поражены, обнаружив, что клетки не только экспрессируют рефлектин, но и упаковывают белок в сфероидальные наноструктуры и распределяют их по телам клеток, — рассказал Алан Городецкий, соавтор этого исследования. — Посредством количественной фазовой микроскопии мы смогли определить, что белковые структуры имели разные оптические характеристики по сравнению с цитоплазмой внутри клеток; иными словами, они оптически вели себя почти так же, как и у своих родных головоногих лейкофоров».
В другой важной части исследования команда проверила, можно ли включать и выключать отражательную способность с помощью внешних раздражителей. Они помещали клетки между стеклянными пластинами с покрытием и наносили различные концентрации хлорида натрия. Измеряя количество света, который был пропущен клетками, они обнаружили, что те клети, которые подвергаются воздействию более высокого уровня натрия, рассеивают больше света и больше выделяются из окружающей среды.
«Наши эксперименты показали, что эти эффекты проявляются в сконструированных клетках, но не в клетках, в которых отсутствуют частицы рефлектина, демонстрируя потенциально ценный метод для настройки светорассеивающих свойств в клетках человека», — сказал Чаттерджи.
По словам ученых, новые знания помогут открыть возможность использования рефлектина в качестве нового типа биомолекулярного маркера для медицинской и биологической микроскопии.
Читайте также:
— Ученые создали «чёрный азот» — аналог графена, исчезающий при низком давлении
— На 3 день болезни большинство больных COVID-19 теряют обоняние и часто страдают насморком