人体细胞帮助研究人员了解鱿鱼伪装

发布时间：2023-03-27 18:39:51 栏目：生活

导读 鱿鱼和章鱼是伪装大师，融入环境以躲避捕食者或突袭猎物。这些头足类动物如何变得可逆透明的某些方面仍然不清楚，主要是因为研究人员无法在

鱿鱼和章鱼是伪装大师，融入环境以躲避捕食者或突袭猎物。这些头足类动物如何变得可逆透明的某些方面仍然“不清楚”，主要是因为研究人员无法在实验室中培养头足类动物皮肤细胞。然而，今天，研究人员报告说，他们已经复制了哺乳动物细胞中一些鱿鱼皮肤细胞的可调透明度，这些细胞可以培养。这项工作不仅可以揭示基本的鱿鱼生物学，还可以为许多细胞类型提供更好的成像方法。



研究人员将在美国化学学会(ACS)的春季会议上展示他们的结果。ACS 2023 年春季会议是 26 月 30 日至 <> 日举行的虚拟和面对面的混合会议。

多年来，Alon Gorodetsky博士和他的研究小组一直在研究受鱿鱼启发的材料。在过去的工作中，他们开发了“耳机 贴纸”，它由细菌产生的鱿鱼反射蛋白组成，这些蛋白粘附在粘性胶带上。“因此，我们有一个疯狂的想法，看看我们是否可以捕获鱿鱼皮肤组织改变人类细胞培养物中透明度的能力的某些方面，”该项目的首席研究员Gorodetsky说。

加州大学欧文分校的研究小组将他们的工作重点放在称为白细胞的头足类细胞上，这些细胞具有由散射光的反射蛋白组成的颗粒状纳米结构。通常，反射蛋白聚集在一起并形成纳米颗粒，因此光不会被吸收或直接传输;相反，光线散射或从它们身上反弹，使白细胞看起来是明亮的白色。

“我们希望设计哺乳动物细胞稳定地而不是暂时形成反射蛋白纳米结构，我们可以更好地控制光的散射，”Gorodetsky说。这是因为如果细胞允许光线通过而散射很少，它们看起来会更透明。或者，通过散射更多的光，细胞将变得不透明且更加明显。“然后，在细胞水平，甚至培养水平上，我们认为我们可以预测地改变细胞相对于周围环境或背景的透明度，”他说。

为了改变光与培养细胞相互作用的方式，Gorodetsky实验室的研究生Georgii Bogdanov介绍了研究结果，将编码反射蛋白的鱿鱼衍生基因引入人体细胞，然后使用DNA产生蛋白质。“我们实验的一个关键进展是让细胞稳定地产生反射蛋白并形成具有相对高折射率的光散射纳米结构，这也使我们能够更好地在三维空间中对细胞进行成像，”Bogdanov说。

在实验中，研究小组将盐添加到细胞的培养基中，并观察到反射蛋白聚集在一起形成纳米结构。通过系统地增加盐浓度，波格丹诺夫获得了纳米结构特性的详细延时3D图像。随着纳米粒子变大，从细胞反弹的光量增加，从而调整它们的不透明度。

然后，COVID-19 大流行来袭，让研究人员想知道他们可以做些什么来推进他们的调查，而无需亲自进入实验室。因此，波格丹诺夫在家里开发计算模型，可以在实验运行之前预测细胞的预期光散射和透明度。“这是理论和实验之间的一个美丽的循环，你可以输入反射蛋白纳米结构的设计参数，获得特定的预测光学特性，然后更有效地设计细胞 - 无论你对任何光散射特性感兴趣，”Gorodetsky解释道。

在基本层面上，Gorodetsky认为这些结果将有助于科学家更好地了解尚未在实验室环境中成功培养的鱿鱼皮肤细胞。例如，以前的研究人员假设反射蛋白纳米颗粒分解并重新组装以改变可调鱿鱼白细胞的透明度。现在，Gorodetsky的团队已经证明，在他们稳定的工程哺乳动物细胞中发生了类似的重排，盐浓度发生了简单的变化，这种机制似乎类似于在可调鱿鱼细胞中观察到的机制。

研究人员现在正在优化他们的技术，以根据细胞的内在光学特性设计更好的细胞成像策略。Gorodetsky设想反射蛋白可以作为基因编码标签，不会在人体细胞内漂白。“反射蛋白作为分子探针为使用先进的显微镜技术跟踪细胞结构提供了许多可能性，”Bogdanov补充道。例如，科学家们提出，基于他们工作的成像方法也可能对更好地了解细胞生长和发育产生影响。