Ośmiornice, kałamarnice i inne morskie stworzenia potrafią znikać z pola widzenia innych mieszkańców oceanów dzięki specjalnym tkankom, które zmieniają to, jak odbijają i pochłaniają światło.

Teraz, zespół z University of California nadał taką zdolność ludzkim komórkom. „Od tysiącleci, ludzi fascynowała przezroczystość i niewidzialność, które inspirowały filozoficzne spekulacje, dzieła science fiction i badania akademickie” - mówi Atrouli Chatterjee, główny autor badania opisanego na łamach „Nature Communications”.

„Nasz projekt, który z pewnością należy do sfery nauki, koncentruje się na zaprojektowaniu i stworzeniu komórkowych systemów i tkanek o kontrolowanych właściwościach związanych z przepuszczaniem, odbijaniem i pochłanianiem światła” - wyjaśnia.

Chatterjee pracuje w laboratorium prof. Alona Gorodetskiego, który od lat próbuje wykorzystać zdolność głowonogów do zmiany kolorów. Dzięki temu, jego zespół opracował m.in. działające w podczerwieni systemy kamuflażu.

W najnowszym projekcie, naukowcy przyjrzeli się bliżej kałamarnicy kalifornijskiej, która, aby uniknąć drapieżników, dynamicznie zmienia barwę części swojego płaszcza z przezroczystej na niemal na mlecznobiałą. Pozwalają jej na to specjalne komórki - leukofory. W tych komórkach znajdują się leukosomy - cząsteczki złożone ze specjalnych białek - reflektyn.

W swoim eksperymencie, badacze wyhodowali ludzkie embrionalne komórki nerek i genetycznie zmienili je tak, aby wytwarzały reflektynę kałamarnicy. Obserwacje mikroskopowe i spektroskopowe pokazały, że komórki zaczęły inaczej odbijać światło.

„Byliśmy zadziwieni odkryciem, że komórki nie tylko produkowały reflektynę, ale także upakowały ją w sferoidalnych nanostrukturach oraz rozmieściły ją w różnych częściach komórek” - opowiada prof. Gorodetsky. „Z pomocą ilościowej mikroskopii z kontrastem fazowym, byliśmy w stanie określić, że białkowe struktury miały inne właściwości optyczne niż cytoplazma komórek. Innymi słowy, optycznie zachowywały się prawie tak, jak w leukoforach u głowonogów” - kontynuuje badacz.

W kolejnym kroku, naukowcy sprawdzili, czy zachowaniem zmienionych ludzkich komórek można manipulować. W tym celu, umieścili je między dwoma szkiełkami i traktowali roztworem soli o rożnym stężeniu. Jak się okazało, pod wpływem większego stężenia soli komórki rozpraszały więcej światła i stawały się bardziej widoczne.

„Nasze eksperymenty pokazały, że efekty te pojawiły się w zmienionych komórkach, ale nie w komórkach bez cząsteczek reflektyny. Pokazuje to potencjalną metodę wprowadzania nowych możliwości odbijania światła do ludzkich komórek” - mówi Chatterjee.

Choć, zdaniem badaczy, przezroczyści ludzie pozostaną raczej w sferze science fiction, to odkrycie może przynieść niemałe korzyści. „Projekt ten pokazał, że możliwe jest stworzenie ludzkich komórek z reagującymi na zewnętrzne bodźce właściwościami optycznymi, zainspirowanymi leukoforami głowonogów. Pokazuje też, że niesamowite białka reflektyny mogą utrzymać swoje cechy w obcym komórkowym środowisku” - zaznacza naukowiec.

Według niego, otwiera to możliwość użycia reflektyny w mikroskopowych badaniach medycznych i biologicznych.

Więcej informacji na stronie:

https://news.uci.edu/2020/06/02/uci-scientists-engineer-human-cells-with-squid-like-transparency/

https://www.nature.com/articles/s41467-020-16151-6 (PAP)

mat/ ekr/