人类细胞首次实现可控可逆变透明清晰显示活细胞和活组织内部动态过程

2020-06-03
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科技日报北京6月2日电 (记者张梦然)据英国《自然·通讯》杂志2日发表一项生物技术研究,一个美国研究团队称,首次在实验室内成功将人类细胞可控、可逆地变成透明。这一成果有助于开发材料科学和生物工程的独特生物光子工具,并极大推进人类对多种生物系统的透彻理解。

尽管自然界许多动物出于隐藏目的,已经进化出可受自身控制的透明度,但是迄今为止,对于活的人类细胞和组织的动态(即可控和可逆的)透明性的发展,仍然难以捉摸。

科学家们已知有许多头足类动物能够改变其皮肤传播、吸收和反射光的方式,实现伪装的目的。譬如,雌性乳光枪乌贼就可以通过这种机制,将外套膜从近乎透明的颜色变成白色以躲避攻击。不论是哪种情况,这个过程都是通过一系列白色素细胞来控制的,白色素细胞包含的反光蛋白质能够改变细胞的光学性质。

此次,美国加州大学欧文分校研究人员阿隆·格罗德斯基及其同事,受头足类动物的适应性皮肤细胞的启示,并从其结构和功能中汲取灵感,着手设计并改造了人类细胞。这些细胞包含可重构的基于蛋白质的光子结构,能够有控制地、可逆地变为透明。

研究团队选择的是人类胚肾细胞,通过改造使它们表达乳光枪乌贼外套膜中的反光蛋白质A1。之后,他们研究了表达该蛋白是否影响人类胚肾细胞与光的互作,以及这些性质是否可控。他们在实验室使用不同浓度的氯化钠溶液,改变了工程细胞的透明度。

透明化可以让科学家们对细胞中的每一个细微之处都精确观察,而可控、可逆的掌握这一变透明过程,将对细胞内部动态过程有更深刻的了解。研究人员总结表示,他们的最新成果将能更加清晰地显示活细胞和活组织内部所有的发生过程,并通过这一步加深科学家们对于各种生物系统的认识。


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