Зачем ученым нужны прозрачные мыши?

Новые успехи продемонстрировали японские учёные из научного центра RIKEN. Они опубликовали фотографии "невидимых" мышей, сквозь прозрачную кожу которых видно, как работают внутренние органы животных. Статья об этом методе исследований появилась в журнале Cell.

За разъяснением, зачем и как они это делают, мы обратились к  заведующей кафедрой микробиологии Института фундаментальной медицины и биологии КФУ, профессору Ольге Ильинской.

- Это последнее интереснейшее изобретение японцев, – отметила Ольга Николаевна. - С помощью специального коктейля (заменитель крови - прозрачный раствор, содержащий аминокислоты) и ультрасовременной техники можно "промыть" любой орган через систему кровеносных сосудов, куда подается этот коктейль.

Исследователи из Центра биологии развития RIKEN пропускали через кровеносную систему животных раствор в течение двух недель. Промывание привело к обесцвечиванию органа, так как цвет главным образом обусловлен кровью.

- После того, как ткань стала прозрачной, ученые ввели в "коктейль" флуоресцирующие красители, которые  делают мышь легко просматриваемой и "фотогеничной". В зависимости от того, с каким веществом соединяется краситель - белки, липиды, ДНК или что-то другое -  будет образовываться полнообъемная картина этого органа, причем действительно с высоким разрешением на уровне одной клетки.

Новый способ исследования будет полезен для понимания трёхмерной структуры органов, расположенных внутри тела и для изучения проявления активности тех или иных генов в разных тканях, уверена Ольга Николаевна.

- Метод создания прозрачных животных может использоваться  для многих диагностических процедур, и, в частности, для точных операций на мозге, чтобы отличить раковые клетки от нормальных и удалить их с высокой точностью.

Кстати, руководитель исследования Хироки Уеда – ученый из Института  RIKEN, который является давним партнером Казанского федерального университета.  Сотрудничество с RIKEN идет по нескольким направлениям, в том числе, в биологии и медицине и предполагает использование учеными КФУ уже наработанных технологий, методик и приборов.

Так, новый метод Хироки Уеда может использоваться в лаборатории "Генные и клеточные технологии" Института фундаментальной медицины и биологии не только для исследований в области онкологии, но и для изучения аутоиммунных заболеваний или патологий внутриутробного развития.  В лаборатории уже проводятся оригинальные исследования, основанные на оптических методах визуализации, или имиджинга, который в последние годы стал незаменимым инструментом экспериментальной медицины.

Об установленной в лаборатории аппаратуре, позволяющей проводить органоскопические исследования, рассказал младший научный сотрудник виртуальной OpenLab "Генные и клеточные технологии" Михаил Мавликеев.

- Лаборатория располагает уникальным научным оборудованием, на котором мы можем наблюдать за состоянием биообъектов в процессе их жизнедеятельности и проводить прижизненные (интравитальные) экспериментальные исследования с помощью флуоресцентных методик, - поделился Михаил Олегович. - Аппаратом для проведения большинства подобных экспериментов стал Caliper Ivis Spectrum In Vivo Imager

Система IVIS Spectrum является наиболее универсальной и самой усовершенствованной среди систем для молекулярного имиджинга.

- В системе стоит мощный лазер, который способен зафиксировать флуоресценцию и люминесценцию через покровы тела. То есть у нас есть возможность провести исследования на мелких животных – мышах или крысах - In vivo.

Однако даже наличие самой высокочувствительной камеры не позволяет увидеть клетки по отдельности.

- Сегодня отдельную клетку увидеть еще невозможно. Информацию о спектральных свойствах объекта мы можем наблюдать только в местах скопления клеток. Размер  скоплений составляет порядка одного-двух миллиметров.

Перед получением мультиспектрального изображения в организм мелких животных  вводится либо лекарство, либо препарат, обладающий флуоресцентным свойством, либо клетка с флуоресцентным белком. Так называемая, флуоресцентная метка.

- Если добавить флуоресцентный маркер, то, в принципе, на своём настоящем месте мы можем  проследить за поведением клеток, в которые ввели лекарство,  посмотреть, как всасывается  введенный препарат, как он распределяется в организме, понять, какие гены "включаются" в работу в отдельных клетках и какие функции выполняют эти клетки.

Таким образом, система Caliper Ivis Spectrum In Vivo Imager позволяет проводить доклинические исследования и изучать любые органы. Так что в  будущем и в КФУ можно будет делать прозрачными клетки  и опухоли, чтобы лучше понять их работу.