3D-визуализация раскрывает новые детали репродуктивной биологии мух-переносчиков паразитов

Исследователи использовали мощную 3D-рентгеновскую технику визуализации в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab), чтобы изучить интактные органы и ткани мух цеце. Эти мухи являются переносчиками паразитов, вызывающих смертельную инфекцию — африканский трипаносомоз (сонную болезнь).

Техника визуализации позволила получить новые данные о том, как уникальная биология мух управляет процессами спаривания и размножения. Это включает уникальную лактацию у самок и рождение ими за один репродуктивный цикл единственной полностью развитой личинки, в то время как большинство других насекомых откладывают яйца. Рентгеновское излучение для экспериментов производилось на источнике синхrotронного излучения ALS.

Образцы мух были подготовлены на разных стадиях репродуктивного цикла. Конечная цель исследователей — сопоставить данные визуализации с данными об экспрессии генов и биохимическими данными на тех же стадиях цикла.

«Мы хотим понять, какие изменения происходят в течение этого процесса, как он регулируется и можно ли им манипулировать, чтобы искусственно подавить спаривание самок в дикой природе», — сказал Джеффри Аттардо, доцент кафедры энтомологии и нематологии Калифорнийского университета в Дэвисе. Это могло бы помочь сдержать передачу болезни. В 2015 году от африканской сонной болезни умерло около 3500 человек, а по оценкам, инфицировано около 11000. Без лечения лекарствами инфекция смертельна.

Аттардо возглавил исследование, опубликованное в журнале Insects, где подробно описана работа с визуализацией на ALS. По его словам, эксперименты на ALS дали лучшие результаты, чем ожидалось.

В то время как другие методы требуют диссекции и окрашивания, которые повреждают хрупкие образцы, «этот проект позволил нам создать детальную 3D-визуализацию репродуктивных тканей в их естественном контексте с минимальными экспериментальными манипуляциями».

Эксперименты на ALS впервые позволили детально рассмотреть интактную структуру сперматофора — структуры для доставки спермы, которая после спаривания полностью заполняет матку самки. Также были получены детальные изображения других тканей репродуктивного тракта, связанных с лактацией и родами.

«Мне нравится, что как сотрудник ALS я могу способствовать науке, которая меняет мир к лучшему», — сказал Дула Паркинсон, научный сотрудник и руководитель программы по дифракции и визуализации ALS, участвовавший в исследовании.