Учёные создали прозрачные человеческие клетки по примеру кальмаров

Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвайне наделили человеческие клетки способностью к управляемой прозрачности, вдохновившись камуфляжными механизмами кожи головоногих моллюсков, таких как кальмары и осьминоги.

Биоинспирированный подход

В исследовании, опубликованном в Nature Communications, учёные описали, как они переняли принцип, используемый самками кальмаров Doryteuthis opalescens. Эти кальмары могут динамически переключать полосу на своей мантии с почти прозрачной на непрозрачно-белую, чтобы ускользнуть от хищников. Ключевую роль в этом играют специализированные отражающие клетки — лейкофоры, содержащие частицы-лейкосомы из белков рефлектинов.

Генетическая инженерия клеток

Учёные культивировали клетки эмбриональной почки человека и генетически модифицировали их для экспрессии рефлектина. В результате белок самостоятельно собирался в наноструктуры в цитоплазме клеток.

«Мы были поражены, обнаружив, что клетки не только экспрессировали рефлектин, но и упаковывали белок в сфероидальные наноструктуры, распределяя их по всему телу клетки», — отметил соавтор работы Алон Городетски.

Оптическая микроскопия и спектроскопия показали, что эти структуры изменяют рассеивание света клетками, ведя себя оптически почти так же, как в нативных лейкофорах кальмаров.

Управление прозрачностью стимулами

В ходе экспериментов исследователи проверили, можно ли «включать» и «выключать» отражающую способность с помощью внешних стимулов. Поместив клетки между покрытыми стеклянными пластинами и изменяя концентрацию хлорида натрия (NaCl), они обнаружили, что при более высоких концентрациях соли клетки рассеивали больше света и сильнее выделялись на фоне.

Эффект наблюдался только в модифицированных клетках с частицами рефлектина, что демонстрирует метод настройки светорассеивающих свойств.

Практическое значение

Хотя создание невидимых людей остаётся научной фантастикой, исследование открывает пути для практического применения.

«Этот проект показал, что можно создавать человеческие клетки со стимул-реактивными оптическими свойствами, вдохновлёнными лейкофорами головоногих, и что удивительные белки-рефлектины сохраняют свои свойства в чужеродной клеточной среде», — пояснил Городетски.

Полученные знания могут привести к использованию рефлектинов в качестве нового типа биомолекулярных маркеров для медицинской и биологической микроскопии.