Wissenschaftler mischten Tintenfisch-DNA mit menschlichen Zellen, um ihre Transparenz in einer „revolutionären“ Studie zu kontrollieren

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Akademiker, die nicht an der Studie beteiligt sind, veröffentlicht in der Zeitschrift Naturkommunikation, beschrieb die Ergebnisse zu Newsweek als “revolutionär” und “bemerkenswert”.

Laut einer Studie haben Wissenschaftler den Transparenzgrad menschlicher Zellen in einem Labor verändert. Es ist zu hoffen, dass die Technik, inspiriert von durchsichtigen Meerestieren, uns hilft, ein tieferes Verständnis unserer biologischen Prozesse zu erlangen.

Die Autoren nahm ihre Idee von Kopffüßer, darunter Tintenfische, Tintenfische und Tintenfische. Einige dieser Tiere können sich tarnen, indem sie ändern, wie ihre Haut Licht durchlässt, absorbiert und reflektiert. Sie können sogar “buchstäbliche Verschwindenlassen” ausführen, schrieben die Autoren.

Das Weibchen Doryteuthis opalescens Tintenfisch kann zum Beispiel einen Streifen auf seinem Mantel von fast transparent zu undurchsichtigem Weiß verwandeln. Dieser Trick wird durch aufgerufene Zellen ermöglicht Leukophoren. Diese enthalten Proteine ​​bekannt als ReflektineDies beeinflusst, wie Licht von Zellen reflektiert wird.

Das neue spiegeln in Es wurde gefunden, dass sich Proteine ​​in kleinen Clustern zusammenschließen. Als die Wissenschaftler die Zellen Salz aussetzten, wurde die spiegeln in Proteine ​​gruppieren sich noch enger und bilden Strukturen, die groß genug sind, um Licht zu reflektieren. Es wurde festgestellt, dass durch Ändern der Salzgehalte die Cluster gruppiert wurden und Gruppierung aufhebenund drehte sie von transparent zu weiß und wieder zurück.

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Um die Studie durchzuführen, Alon Gorodetsky der Abteilung für Chemie und Biomolekular Engineering an der University of California, Irvine, und Kollegen gentechnisch veränderte menschliche Zellen – die relativ transparent sind – zum Ausdruck bringen spiegeln in. Sie taten dies, indem sie die DNA von Tintenfischzellen nahmen, die im Wesentlichen a enthalten spiegeln in Rezept und mischte es mit menschlichen Nierenzellen in einer Laborkultur. Eine Anzahl der Zellen nahm die DNA auf und verwendete die genetische Kodierung aus der Tintenfisch-DNA, um sie herzustellen spiegeln in.

Die Fähigkeit, Säugetierzellen und -gewebe für die Bildgebung transparenter zu machen, hat sich als unschätzbar erwiesen, um ihre Organisation in 3D besser zu verstehen, sagte Gorodetsky. “Unsere jetzt nachgewiesene Fähigkeit, die Transparenz lebender menschlicher Zellen zu konstruieren und abzustimmen, könnte diese bestehenden aufregenden Bemühungen ergänzen.”

Gorodetsky erzählte Newsweek per Email:Einer der überraschendsten Aspekte der Ergebnisse war, dass menschliche Zellen das Protein nicht nur produzieren, sondern auch auf die gleiche Weise wie Kopffüßer-Hautzellen organisieren konnten. Die Ähnlichkeit zwischen den Bildern unserer menschlichen Zellen und der Kopffüßer-Hautzellen (Leukophoren) war sehr aufregend! “

Gorodetsky sagte jedoch: „Obwohl diese Studie viele Möglichkeiten eröffnet, wird viel Arbeit erforderlich sein, um unsere Methoden auf andere Zelltypen und letztendlich sogar auf Gewebe auszudehnen. Eines der Hauptprobleme ist das unvollständige Verständnis der Struktur unseres Tintenfischproteins. “

Wissenschaftler, die nicht an der Studie beteiligt waren, lobten die Arbeit des Teams. Gabriel Popescu, Professor für Elektro- und Computertechnik an der University of Illinois in Urbana– –Champagner, erzählte Newsweek: „Es ist bemerkenswert, dass die Kapazität vieler Kopffüßer Um ihr optisches Erscheinungsbild in Bezug auf ihre Umgebung zu ändern, wurde es auf Säugetierzellen übertragen. “

Popescu Die Studie könnte Wissenschaftlern helfen, die Hindernisse zu überwinden, denen sie gegenüberstehen, wenn sie versuchen, einen Kontrast zwischen Zellen zu schaffen. Bei diesem Verfahren wurden traditionell Flecken oder Emissionen von Substanzen wie potenziell toxischen Fluoreszenzfarbstoffen verwendet, die bei vielen Säugetierzellen nicht gut funktionieren.

“Die Optimierung der Transparenz von zellularen Systemen hat ein enormes Potenzial.” Popescu sagte. „Zum Beispiel beruht die Hauptbeschränkung bei der Abbildung tief in Gewebe eher auf der starken Streuung als auf der Absorption von Licht.

“Diese Studie wird wahrscheinlich ein neues Fenster in die Funktion von Zellen öffnen, ohne die mit der Fluoreszenz verbundenen Einschränkungen”, sagte er Popescu.

“Das Engineering der Zellen zur Reduzierung der Streuung bietet im Wesentlichen ein” klareres “Fenster in die Gewebefunktion.” Dieser Ansatz könnte auch zur Untersuchung lebender Zellen verwendet werden und in einer Reihe von Bereichen hilfreich sein, von Tissue Engineering bis hin zu Modellieren Krebs in Labors und Krankheitsbehandlung, sagte er.

Dan Morse, angesehener Professor für Molekular-, Zell- und Entwicklungsbiologie an der University of California in Santa Barbara, sagte Newsweek: “Dies ist eine wahrhaft revolutionäre Leistung.”

Die Wissenschaftler haben „die Tür zu den lang ersehnten Möglichkeiten der Gentechnik und Zelltechnik von geöffnet abstimmbar Biophotonik für die zukünftige Forschung “, sagte er.

„Der unmittelbarste Nutzen dieser Forschung ist die Entwicklung einer neuen Methode zur Untersuchung des Innenlebens von Zellen und der Rolle von Proteinen in ihnen. Die Zellen sind anfangs schon ziemlich transparent, so dass diese Methode es ermöglicht, sie reflektierend zu machen und so als Reaktion auf ein Signal hervorzuheben. “

Laut Morse war die Studie jedoch begrenzt, da jede Zellcharge mit DNA behandelt und unterschiedlichen Salzgehalten ausgesetzt werden muss. Aber es kann möglich sein, Zellen gentechnisch so zu manipulieren, dass ihre Nachkommen erben die spiegeln in Gen. Es kann auch möglich sein, die Zellen unterschiedlich zu reflektieren Farben, er sagte.

Professor Konstantin Lukyanov, Kopf des Biophotonik Labor bei Russland Skolkovo Institut für Wissenschaft und Technologie, erzählt Newsweek: „Nach meinem besten Wissen ist dies das erste Beispiel für den funktionalen Ausdruck von a spiegeln in in Säugetierzellen. Das sagt uns das spiegeln in allein, im Zytoplasma exprimiert [a solution in cells]kann ohne Unterstützung anderer spezifischer Proteine ​​aus dem Tintenfisch optisch aktive Strukturen bilden. “

Lukyanov sagte, es gab zwei Einschränkungen bei der Verwendung der Technik zum Markieren von Zellen. Erstens groß spiegeln in Granulate verändern die Struktur der Zelle, was, obwohl es in dieser Studie akzeptabel ist, einige Zellen wie Neuronen schädigen und „komplexere Modelle wie Embryonen und Zellen stark beeinflussen könnte Organoide. ”

Reflectin, Natur,

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