Учёные создали светочувствительные клетки морской звезды, способные менять форму

Учёные из MIT использовали свет для управления движением и формой яйцеклеток морской звезды на самых ранних стадиях развития. Они сфокусировались на ключевом ферменте GEF, который запускает каскад движений в клетке.

Исследователи генетически создали светочувствительную версию фермента GEF. Они ввели его генетическую схему (mRNA) в яйцеклетки морской звезды, после чего клетки сами начали производить этот фермент.

В экспериментах учёные освещали клетки под микроскопом различными паттернами света. Они обнаружили, что свет успешно активировал фермент GEF, который, в свою очередь, привлекал белок Rho к освещённым участкам клеточной мембраны. Там белок запускал рост микроскопических мышечных волокон, заставлявших клетку сокращаться и двигаться предсказуемым образом.

Учёные смогли:

• Стимулировать клетки к небольшим сжатиям или масштабным сокращениям.
• Освещать определённые точки на клетке, чтобы растянуть её форму из круга в квадрат.
• Запускать полномасштабное сокращение клетки, освещая всего одну точку, если концентрация фермента превышала определённый порог.

«Мы поняли, что эта Rho-GEF система является возбудимой, где небольшой, своевременный стимул может вызвать большой, всеобъемлющий ответ», — объясняет старший автор исследования Никта Фахри.

Результаты, опубликованные в журнале Nature Physics, дают учёным новый оптический инструмент для контроля формы клетки на ранних стадиях развития. Этот инструмент может помочь в создании синтетических клеток, например:

• Терапевтических «заплаточных» клеток, сокращающихся в ответ на свет для заживления ран.
• Клеток-носителей для доставки лекарств, высвобождающих содержимое только при освещении в определённых местах тела.

«Эта работа предоставляет план для проектирования "программируемых" синтетических клеток, позволяя исследователям по желанию управлять изменениями формы для будущих биомедицинских применений», — добавляет Фахри.