Ученые в Японии создали гибридные клетки растений и животных, по сути, создав клетки животных, которые могут получать энергию от солнечного света, как растения. Этот прорыв может иметь серьезные преимущества для выращивания органов и тканей для трансплантации или для выращивания мяса в лабораторных условиях.
Внутри клеток животных и растений имеются разные структуры, вырабатывающие энергию. Для животных это митохондрии, которые преобразуют химическую энергию из пищи в форму, которую могут использовать наши клетки. Между тем, растения и водоросли используют хлоропласты, которые выполняют фотосинтез для получения энергии из солнечного света для питания своих клеток.
В новом исследовании, проведенном Токийским университетом, команда вставила хлоропласты в клетки животных и обнаружила, что они продолжали выполнять фотосинтетические функции в течение как минимум двух дней. Хлоропласты были получены из красных водорослей, в то время как клетки животных были выращены у хомяков.
Предыдущие исследования показали успех в трансплантации хлоропластов в дрожжи, что дало им новую способность фотосинтеза. Но это грибок — сделать это на животных — это следующий уровень.
Команда по сути культивировала клетки хомяка и изолированные хлоропласты вместе в течение двух дней, затем проверила, что клетки животных приняли их, ища признаки хлорофилла. Это соединение играет ключевую роль в хлоропластах, но обычно не должно присутствовать в клетках животных, поэтому его присутствие является хорошим показателем того, что метод работает. Удобно, что он естественным образом флуоресцирует при определенных длинах волн света.
Когда команда направила на клетки определенный тип лазерного света, они быстро увидели хлорофилл – и, соответственно, хлоропласты – внутри клеток хомяка. Используя другой метод, называемый флуориметрией амплитудной модуляции импульса, они подтвердили, что хлоропласты все еще выполняют фотосинтез.
«Насколько нам известно, это первое зарегистрированное обнаружение фотосинтетического переноса электронов в хлоропластах, имплантированных в клетки животных», — сказал профессор Сачихиро Мацунага, соавтор исследования. «Мы думали, что хлоропласты будут переварены клетками животных в течение нескольких часов после введения. Однако мы обнаружили, что они продолжали функционировать до двух дней, и что происходил перенос электронов фотосинтетической активности».
Интересно, что команда также заметила, что клетки хомяка росли быстрее обычного, пока их культивировали вместе с хлоропластами. Это говорит о том, что они предоставляют новый источник углерода, и может намекать на новое потенциальное использование этих гибридных клеток.
«Мы считаем, что эта работа будет полезна для клеточно-тканевой инженерии», — сказал Мацунага. «Выращенные в лаборатории ткани, такие как искусственные органы, искусственное мясо и кожные покровы, состоят из нескольких слоев клеток. Однако существует проблема, что они не могут увеличиваться в размерах из-за гипоксии (низкого уровня кислорода) внутри ткани, что препятствует делению клеток. Смешивая клетки с имплантированными хлоропластами, можно поставлять кислород клеткам через фотосинтез, посредством светового облучения, тем самым улучшая условия внутри ткани для обеспечения роста.”
Исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the Japan Academy, Series B.