Крачка към човека-невидимка? Създадени са човешки клетки с превключвател за прозрачност

Учени, вдъхновени от способността на калмарите да променят прозрачността на клетките си, са създали човешки клетки с необикновенни свойства. Те могат да променят степента си на прозрачност по команда на експериментаторите. В перспектива биолозите се надяват да получат клетки, които по команда ще могат да стават напълно прозрачни, а след това да се връщат в първоначалното си положение. Изследването е проведено в Калифорнийския университет в Ървайн под ръководството на Елън Городецки и резултатите от него са публикувани в списание Nature Communications.

За да се разбере какво е направено от учените, преди всичко трябва да си спомним за съществуването в природата на множество прозрачни животни. Но много малка част от тях могат да управляват своята прозрачност. С такива способности са известни преди всичко главоногите. Така например женските представители на калмарите от вида Doryteuthis opalescens могат за определено време да правят своите тъкани прозрачни, за да избегнат вниманието на хищниците. Започвайки своето изследване учените си поставили за цел да успеят да придадат на човешки клетки същите свойства. Възниква резонния въпрос: Защо? Освен бързия отговор, че това е красиво, зад тази разработка стоят достатъчно сериозни научни цели.

„От хилядолетия хората са очаровани от прозрачността и невидимостта, вдъхновяващи хората към философски спекулации, към произведения на научната фантастика и към подобни академични изследвания – разказва в прес-релийза на университета един от участниците в изследването Ейтроли Чатерджи – Нашият проект, който безусловно се отнася към науката, е насочен към разработването и конструирането на клетъчни системи и тъкани с контролирани свойства за пропускане, отразяване и поглъщане на светлина“.

Разбира се, учените не са движени само от любопитство. Система за управление на прозрачността на клетките може да стане впечатляващ инструмент за експериментаторите.

Навремето изучаването на механизма на светене на медузите е довело до появата и развитието на такъв мощен метод като оптогенетиката. Той позволява буквално на клетъчно ниво да се провери дали се изработва един или друг белтък, интересуващ изследователите. Този подход вече е помогнал да се направят огромно количество открития и появата на много важни разработки. Например, разработен е мозъчен имплант, който с помощта на светлината следи функционалното състояние и доставя лекарства в определени области ма мозъка на пациента. Подобен ефект може да се очаква и от метода, позволяващ промяната на прозрачността.

Представителите на вида D. opalescens притежават специални клетки, които управляват цвета и прозрачността на тялото. Те се наричат лейкофори (leucophores) . В състава на тези клетки влизат органели, наричани лейкозоми (leucosomes), съдържащи протеини, известни като рефлектини (reflectins). Именно те променят своите оптични свойства, подчинявайки се на действието на химични стимули. Експериментаторите са създали генетично модифицирани клетки от човешки бъбрек, внедрявайки в тях ДНК гени, отговарящи за синтеза на рефлектините.

Оказало се, че когато човешката клетка изработва рефлектини, те сами се организират в органел, подобен на лейкозомите.

„Ние бяхме много учудени, откривайки, че клетките не само експресират рефлектин, но и че опаковат протеина във сферични наноструктури и ги разпределят по тялото на клетката – обяснява Городецки – Благодарение на качествената фазово-контрастна микроскопия ние успяхме да определим, че протеиновите структури имат други оптични характеристики в сравнение с цитоплазмата вътре в клетката. С други думи, те оптично се държаха почти като своите „роднини“- лейкофорите при главоногите“.

Но да се накара клетката да синтезира протеини, влияещи на нейния цвят и прозрачност е само половината от задачата. Също толкова важно е да се научиш да управляваш оптичните свойства на тези протеини.

В качеството на управляващ стимул биолозите използвали обикновена готварска сол (NaCl). Опитите показали, че концентрацията на натриевия хлорид влияе на прозрачността на рефлектините, а значи и на клетките като цяло. За да се увеличи тяхната прозрачност трябва да се намали концентрацията на сол в цитоплазмата и обратно.

Новосъздадените клетки все още отстъпват на своите „колеги“ от организмите на главоногите по способността си да променят прозрачността си, но авторите се надяват в следващите си изследвания да постигнат и този резултат.