В ходе экспериментов с мышами исследователи иногда прибегают к хирургическим вмешательствам: удаляют участки ткани для изучения воздействия лекарств на живые организмы. Такие опыты часто вызывают возмущение у защитников животных. Группа биоинженеров из США разработала способ изучать грызунов без причинения им вреда.
Хотя геномы человека и мыши имеют различия, в них присутствуют совершенно идентичные участки. В 2002 году учёные… секвенировали полный геном этих животных и узнали, что он совпадает с человеческим на 80 процентовЭта причина стала причиной всё более широкого использования грызунов в научных исследованиях.
Мыши очень подходят для проведения экспериментов. Меньше человека в три тысячи раз, их просто содержать и хорошо приспосабливаются к новым условиям. На грызунах исследуют опухоли и испытывают новые лекарства, которые могут помочь людям победить недуги.
Изучение внутренней структуры живых грызунов в ходе экспериментов затруднительно. Ученые часто применяют сканирование и эндоскопию, но эти методы не всегда обеспечивают достаточную глубину проникновения и разрешение, или не подходят для изучения отдельных тканей. В этих случаях исследователи прибегают к хирургическому вмешательству: из живых существ удаляют полоски тканей для последующего анализа.
Команда биоинженеров из США под руководством Цзыхао Оу (Zihao OuУченые из Стэнфордского университета придумали способ наблюдать за внутренними органами лабораторных мышей, не прибегая к хирургии. Для этого исследователи сделали кожу живых грызунов прозрачной с помощью раствора из воды и пищевого красителя. тартразинаКраситель E102, из-за своей способности поглощать свет, менял показатель преломления ткани — скорость прохождения света сквозь неё. Такое изменение уменьшало контраст в показателях преломления между водой и липидами, делая живые биологические ткани прозрачными.
После нанесения раствора на кожу грызунов кожа становилась прозрачной, что дало возможность увидеть внутренние органы мышей, включая желудочно-кишечный тракт. Биоинженеры смогли рассмотреть кровеносные сосуды в мозге мышей. Обычно для этого необходимо удаление кожи головы из-за её непрозрачности. Об этом исследователи рассказали в статье. опубликованной в журнале Science.
Чтобы узнать принцип работы метода, представьте газированную воду. Свет, проходящий через жидкость, меняет направление при переходе из воды в пузырек газа или обратно. Это рассеивает свет во всех направлениях. Биологическая ткань похожа на неё: она содержит много воды и других молекул, например липидов и белков, которые обычно преломляют свет сильнее, чем вода. объяснил Оу.
В ходе экспериментов раствор не нанес вреда животным, легко смывается водой. Новый метод обладает достаточной глубиной проникновения: обеспечивает разрешение до микрометра при исследовании до нескольких миллиметров. Таким образом, этот подход позволяет видеть лучше, чем любые профильные инструменты, исключая необходимость в скальпеле. Например, делает непрозрачную брюшную полость живой мыши прозрачной и помогает исследовать моторику кишечника.
В случае нанесения на кожу большого количества тартразина возможна токсичность. Однако нейробиологи регулярно проводят вмешательства, такие как вставка зондов и линз в мозг или удаление фрагментов коры головного мозга у мышей, что делает использование красителя наименее опасным вариантом.