Ученые совершили прорыв в криоконсервации эмбрионов рыб с помощью наночастиц золота и лазеров

Впервые за более чем 60 лет попыток исследователям удалось успешно криоконсервировать (заморозить) эмбрионы рыбки данио-рерио — важной биомедицинской модели для изучения здоровья человека. Ученые из Университета Миннесоты и Института биологии сохранения Смитсоновского института (SCBI) представили первые воспроизводимые доказательства успешной криоконсервации эмбрионов данио.

Исследование опубликовано в ведущем научном журнале ACS Nano.

Ключ к успеху: нанотехнологии и лазерный нагрев

Главным препятствием в предыдущих работах был этап разморозки. Новый метод использует наночастицы золота (нанозолото) и лазер для сверхбыстрого и равномерного нагрева эмбриона.

• Нанозолото: крошечные золотые цилиндры (нанозолотые стержни) преобразуют поглощенный свет лазера в тепло.
• Процесс: Исследователи вводили в эмбрионы криопротектор (антифриз) и частицы нанозолота. При воздействии лазера наночастицы равномерно нагревали эмбрион с рекордной скоростью: с -196 °C до 20 °C за одну тысячную секунды.
• Результат: Столь быстрый нагрев в сочетании с криопротектором предотвратил образование смертельных кристаллов льда, которые обычно разрушают мембраны.

Эмбрионы, прошедшие через эту процедуру, развивались как минимум до 24-часовой стадии, у них формировалось сердце, жабры, хвостовая мускулатура, и они начинали двигаться, что доказывало их жизнеспособность после оттаивания.

Значение для науки и сохранения видов

• Сохранение биоразнообразия: Криоконсервация эмбрионов, спермы и яйцеклеток позволяет сохранять генетическое разнообразие исчезающих видов для будущего восстановления популяций.
• Широкое применение: Поскольку эмбрионы многих водных животных (рыб, амфибий, кораллов) схожи, технология применима для их криоконсервации. Метод также можно адаптировать для эмбрионов рептилий, птиц и млекопитающих.
• Аквакультура: Технология может повысить эффективность и снизить затраты в рыбоводческих хозяйствах, уменьшив давление на дикие популяции.
• Биомедицинские исследования: Данио-рерио, чей геном схож с человеческим, — ключевая модель для изучения меланомы, болезней сердца, нарушений крови и других заболеваний. Криоконсервация их эмбрионов защитит ценные исследовательские линии от потерь.

Следующие шаги

Ученые планируют оптимизировать процесс, чтобы повысить выживаемость эмбрионов, и исследовать возможность автоматизации для одновременной разморозки большого количества образцов.