Ученые обнаружили способ увеличения размера мелких морских животных трихоплаксов, состоящих из нескольких десятков клеток. Ранее их размер был слишком мал для изучения под микроскопом. Химики разработали сложное органическое вещество — полимер — , в котором клетки организма увеличиваются, наполняясь водой. Этот метод может применяться в космических исследованиях при транспортировке клеток живых организмов на Землю для последующего изучения их в лабораториях, например, после экспериментов с невесомостью или космической радиацией. поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Frontiers in Marine Science.
В чашке Петри находится полимер с заключенным биообразцом, предшествующим процедуре диализа.
Трихоплаксы – крошечные существа (в шестнадцать раз тоньше волоса), состоящие всего из нескольких десятков клеток с сильно сплюснутой формой тела. К типу Пластинчатые… PlacozoaПластинчатые — эволюционно древняя группа животных, обитающих на Земле уже полмиллиарда лет. Простота их организации, отсутствие нервной системы и органов делают их подходящей моделью в биологии. На них можно изучать функции генов и эволюционно древние типы клеток, чтобы проследить, как из них могли появиться зачатки нервной системы. Есть предположение, что Пластинчатые — первые обладатели клеток, похожих на нейроны. Изучение этих «прототипов» может помочь лучше понять эволюцию нервной системы и причины заболеваний, связанных с нарушениями в ней.
Для изучения трихоплаксовых и других Пластинчатых биологи используют иммуногистохимическое окрашивание: в организм животного вводят окрашенные молекулы, которые связываются с исследуемыми веществами в клетке. Затем животных рассматривают под микроскопом. Однако Пластинчатые настолько малы, что нужного разрешения для исследования структур внутри клетки под микроскопом добиться не удавалось. Можно было увидеть наличие ядра или митохондрий, но детализированное строение клеток и более мелкие структуры — нет.
Ученые из Институт высших нервных функций и нейрофизиологии. РАН (Москва) и Университета Флориды (США) предложили Авторы увеличили количество трихоплаксов в пять раз с помощью метода окрашивания стандартным иммуногистохимическим методом. Затем животное поместили в чашку Петри с фосфатным раствором, куда добавили смесь натрия и акриламида — крахмалистого органического вещества, образующего полимеры, и аммония для запуска полимеризации.
Чашку Петри с трихоплаксами, помещёнными в каплю органических веществ, час держали при температуре 37℃. В результате акриламид полимеризовался. После этого животных в капле полимера помещали в специальный раствор с протеиназой К, которая расщепляет некоторые структурные белки. Такой процесс позволял животному расшириться без серьёзных изменений строения. В этом растворе гель с животными держали ещё два часа при температуре 37℃. Спустя время раствор постепенно замещали водой, в результате чего гель заполнялся водой и расширялся, а вместе с ним организм трихоплакса увеличивался в размере.
Исследователи изучили трихоплаксы под микроскопом и обнаружили, что клеточные структуры не повредились при увеличении размера. Благодаря лучшему разрешению удалось увидеть лизосомы — очень мелкие структуры, которые были ранее недоступны для наблюдения. Также учёные выяснили, что после «упаковки в полимер» трихоплаксы при температуре +4℃ в фосфатном растворе можно хранить более двух месяцев. Это важно для исследований на орбите, так как позволит транспортировать биоматериал на Землю в лабораторию после экспериментов в условиях невесомости.
Наш метод может существенно сократить расходы и помочь сохранить биологические образцы во время экспедиций. Для образования полимера требуется мало времени, оборудования и реактивов, а хранить и транспортировать образцы можно при +4°С. Метод подходит для хранения образцов в длительных экспедициях, не только морских, но и космических. Представьте: вы проводите эксперименты на МКС, и нужно отправить образцы на Землю для дальнейших исследований. Если отправлять живых животных, они испытают перегрузки при приземлении, поэтому эксперимент может быть неприемлемым. Полимеризация по нашему методу сохранит биологические образцы для будущих исследований. Руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Дарья Романова, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории клеточной нейробиологии обучения Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, рассказывает.
Российский научный фонд предоставил информацию и фотографии.