Ученые внедрили в человеческие клетки возможность становиться невидимыми

Опалесцирующий прибрежный кальмар обладает сверхспособностями. Он не только может изменить цвет своей кожи — что могут сделать многие головоногие — он также может сделать части себя невидимыми. Ученым удалось внедрить эту способность в клетки человека.

Используя специальные белки, найденные в клетках кальмаров, исследователям удалось связать их с человеческими клетками почек. Результаты могут помочь нам лучше понять различные клеточные механизмы.

«Наш проект сосредоточен на разработке клеточных систем и тканей с контролируемыми свойствами для передачи, отражения и поглощения света», — объяснил биомолекулярный инженер Атрули Чаттерджи из Калифорнийского университета (UCI).

Кальмары — не единственные животные, которые могут становиться прозрачными. В то время как скользящие ящерицы (Draco sumatranus) используют свою прозрачность кожи, чтобы привлечь внимание, опалесцирующие прибрежные кальмары (Doryteuthis opalescens) используют свою, чтобы избежать нежелательного внимания.

Самки этого вида кальмаров могут превратить белую полосу вдоль спины от непрозрачного белого цвета до почти прозрачного. Они делают это, используя специализированные клетки, называемые лейкофоры, которые имеют мембраносвязанные частицы, сделанные из белков-отражателей.

В зависимости от того, как расположены эти белки, они могут изменить способ передачи или отражения света вокруг них. И это не случайный процесс: кальмары могут изменять расположение этих высоко преломляющих белков в своих клетках, используя органическое химическое вещество под названием ацетилхолин.

Чтобы попробовать этот трюк в тканях человека, исследовательская группа генетически сконструировала клетки почек человека для производства рефлексов, которые слипались вместе в виде неупорядоченных частиц в цитоплазме клетки.

«Мы были удивлены, обнаружив, что клетки не только экспрессируют рефлексин, но также упаковывают белок в сфероидальные наноструктуры и распределяют их по телам клеток», — сказал инженер Алон Городецкий.

Используя количественную фазовую микроскопию, исследователи показали, что эти белки изменили способ рассеивания света через сконструированные клетки по сравнению с клетками почек без рефлексина.

Затем они подвергли отражающие экспрессию клетки воздействию различных уровней хлорида натрия и обнаружили, что они могут регулировать уровни света, проходящего через них, так как соль заставляет частицы увеличиваться в размерах и изменять свое расположение.

Чем больше соли, тем больше рассеивается света и тем более непрозрачными становятся клетки. Клетки почек теперь имели настраиваемые светопропускающие и светоотражающие возможности — по сути, своего рода невидимость.

Реакция на соль «имеет внешнее сходство с вызванным ацетилхолином переключением непрозрачности и широкополосной отражательной способности для лейкофорсодержащих слоев кальмаров женского пола D. opalescens», — написали исследователи в своей статье.

Команда говорит, что их успех закладывает основу для включения других возможностей кальмара в клетки млекопитающих, такие как изменение цвета и переливчатость.

Это также позволит исследователям дополнительно изучить механизмы, лежащие в основе этих способностей, поскольку до настоящего времени культивирование клеток кожи головоногих моллюсков в лаборатории оказалось очень сложной задачей.

Возможные будущие приложения могут включать в себя возможность визуализировать целые живые ткани с повышенной четкостью, что позволяет нам находить вещи, которые раньше не были очевидны. Команда указала, как подобные исследования зеленых флуоресцентных белков медузы привели к их теперь популярному использованию во флуоресцентной микроскопии.

«Наши результаты могут предоставить множество возможностей в области биологии, материаловедения и биоинженерии», — заключила команда.

Это исследование опубликовано в Nature Communications.

Источники: Фото: Рефлектин показан в клетках человека (слева) и соответствующая длина пути для света, проходящего через область. (Atouli Chatterjee/UCI)