Российские ученые из Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии совместно с коллегами из США смогли увеличить размеры крошечных морских животных трихоплаксов в пять раз без повреждения их клеточной структуры. Такой метод позволяет лучше изучить строение живых организмов под микроскопом, а также сохранить их при транспортировке, в том числе с орбиты Земли. Об этом RT рассказали в пресс-службе Российского научного фонда (РНФ). Исследование поддержано грантом РНФ. Результаты опубликованы в журнале Frontiers in Marine Science.
Трихоплаксы — одни из древнейших животных, которые появились на планете полмиллиарда лет назад. Их тело представляет собой пластинку диаметром 1 мм, которая состоит всего из нескольких десятков типов клеток. У трихоплаксов отсутствуют органы и нервная система, что делает их удобными моделями для биологических экспериментов и исследований.
Для изучения этих существ применяют метод иммуногистохимического окрашивания. При нем в организм животного вводят окрашенные молекулы, которые связываются с искомыми веществами в клетке. Однако трихоплаксы настолько малы, что даже под микроскопом высокого разрешения учёным не удавалось рассмотреть их детальное строение.
Исследователям из России и США удалось увеличить размер трихоплаксов в пять раз. После окрашивания обычным способом они поместили животное в чашку Петри с фосфатным раствором. Туда же учёные добавили смесь из соли натрия и акриламида и соли аммония. Первые два вещества могут собираться в длинные цепочки — полимеры, а второе запускает реакцию их образования (полимеризацию).
Процесс расширения при диализе. (A) Схема диализа биологического объекта (Трихоплакс) при диализе. Животное заключено в тонкий полимер (белого цвета) с буфером. В начале диализа особь имеет контрольный размер. На пределе насыщения гидрогеля и замещения буфера молекулами воды животное увеличивается в размерах за счет растяжения клеток. (B–D) Последовательные стадии расширения гидрогеля: начало промывки полимера (50 мкл) животным (B) до промежуточной стадии с образцом расширения (C). (B, C) – то же увеличение. (D) Животное в гидрогеле обведено фиолетовым цветом в чашке Петри диаметром 35 мм. Источник: Romanova et al / Frontiers in Marine Science, 2025
Чашку Петри с трихоплаксами в этом растворе выдержали в течение часа при +37 °С. В результате произошла полимеризация акриламида. Затем при той же температуре животных в капле полимера поместили на два часа в раствор с протеиназой К — веществом, которое расщепляет некоторые структурные белки. Это позволило расширить животное без серьезных изменений в его строении, когда раствор постепенно замещали на воду.
В результате эксперимента клеточные структуры трихоплаксов не повредились, а на снимках микроскопа чёткость их изображения значительно улучшилась. Исследователи даже смогли увидеть лизосомы — одни из самых мелких частей клетки, которые раньше рассмотреть не удавалось.
Команда ученых также выяснила, что полимерная капля действует как «упаковка» для трихоплаксов. С ее помощью животных можно хранить в фосфатном растворе при +4 °С более двух месяцев. Такой метод особенно важен для исследований на орбите: он позволит вернуть биоматериал на Землю после экспериментов в невесомости.
Если вы хотите стать героем публикации и рассказать о своем исследовании, заполните форму на сайте РНФ.«Наш метод может существенно сэкономить финансы и помочь сохранять биологические образцы в экспедициях. Более того, метод можно использовать для хранения образцов в длительных экспедициях, причем не только морских, но и космических. Представьте: вы ставите эксперименты на МКС и нужно отправить образцы на Землю для дальнейших исследований. Если вы будете посылать живых животных, они испытают перегрузки при приземлении, поэтому эксперимент вряд ли можно будет назвать корректным. Полимеризация по примененному нами методу сохранит биологические образцы для дальнейших исследований», — рассказала научный сотрудник Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Дарья Романова.
