«Третий глаз» рыб использует аррестины Sagb и Arr3a для восприятия цвета

Отслеживая движение клетки, можно определить, является ли она раковой или здоровой — к такому выводу пришли ученые из Токио. Они наблюдали за клетками фибросаркомы и нормальными фибробластами на чашке Петри с помощью фазово-контрастной микроскопии — одного из самых распространенных методов наблюдения за клетками. Отслеживание траекторий движения не требовало мечения, то есть происходило в состоянии, близком к естественному для изучаемой клетки.

Сопоставление подвижности клеток выявило характерные параметры, которые отличали клетки фибросаркомы от фибробластов. Клетки отличались «суммой углов поворота» (то есть тем, насколько извилистой была траектория), частотой небольших (менее 30°) поворотов и скоростью перемещения. В целом опухолевые клетки перемещались намного быстрее, чем нормальные, а их траектории оказывались менее ровными. Комбинируя эти показатели, авторы провели корреляционный анализ, который позволил отличить раковые клетки от нераковых с точностью 94%. Предложенная методика проста в использовании и доступна любому, даже в отсутствие профессиональных навыков анализа изображений или специального оборудования, подчеркивают ученые.

Долгое время считалось, что эпителиальные клетки неспособны общаться электрическими импульсами, однако двое ученых из Университета Массачусетса в Амхерсте доказали обратное. Они обнаружили, что клетки эпителия в культуре реагируют на точечные повреждения неким аналогом потенциала действия.

Исследователи выращивали эпителиальные клетки на чипе с микроэлектродами. На небольшом участке монослоя кратковременно фокусировали лазерный луч, чтобы повредить клетки, но не задеть металлический электрод, и измеряли электрические потенциалы на разном расстоянии от места повреждения. В результате ученые зарегистрировали изменения внеклеточного потенциала, которые сохранялись минимум 5 часов после повреждения (более длительные измерения, как пишут авторы, были невозможны по техническим причинам). Формой и амплитудой эти колебания потенциала напоминали пики электрической активности нейронов, но были более продолжительными — от 1 до 2 секунд. Выявленная активность прекращалась при обработке клеток ЭДТА или при ингибировании механочувствительных ионных каналов, что указывает на ключевую роль ионов кальция в таком обмене сигналами.

Авторы статьи убеждены, что их открытие может послужить для регенеративной медицины и разработки биосовместимых имплантатов. «Из этого могут вырасти носимые датчики, имплантируемые устройства и ускоренное заживление ран», — комментирует профессор Стив Граник с факультета наук о полимерах и инженерии. «Понимание этих криков, которыми обмениваются поврежденные клетки, открывает двери, о существовании которых мы даже не подозревали», — добавляет его коллега доктор Сун-Мин Ю.

Считается, что в норме аксоны имеют форму трубок с более-менее постоянным диаметром и редкими расширениями, содержащими нейротрансмиттеры. Однако исследование, опубликованное в Nature Neuroscience, показало, что аксоны скорее напоминают бусины на нитке. «Нитка» имеет 60 нм в диаметре, а «бусина» — 200 нм. Такие структуры ранее уже были замечены в мозге, но их связывали с патологическими состояниями, например, с болезнью Паркинсона.

Авторы получили электронно-микроскопические изображения замороженных нейронов мыши. Обычно при электронной микроскопии ткань фиксируют и высушивают, что меняет ее форму. Ученые рассматривали нейроны, выращенные в лаборатории, нейроны взрослых мышей и мышиных эмбрионов. Клетки не содержали миелиновой оболочки. Были сделаны десятки тысяч снимков, и на каждом была видна структура «бусины на нитке».

Повышение концентрации сахаров в растворе или снижение натяжения мембраны аксона уменьшали размер «бусины». А если убрать из мембраны нейрона холестерин, то уменьшается количество «бусин» и снижается способность аксонов передавать электрический сигнал. Высокочастотная электрическая стимуляция нейронов приводила к набуханию «бусин» вдоль аксонов в среднем на 8% в длину и на 17% в ширину в течение как минимум 30 минут после стимуляции, а также увеличивала скорость прохождения электрических сигналов. Авторы планируют в дальнейшем проанализировать нейроны человека.

Впрочем, некоторые ученые сомневаются в новом открытии. Они считают, что наблюдаемая картина может быть артефактом, появившимся в результате подготовки образца.

Основную массу островков Лангерганса в поджелудочной железе составляют β-клетки, продуцирующие инсулин. Раньше считалось, что для их работы необходимы и остальные типы клеток, входящие в состав островков (α, δ и γ). Но авторы статьи в Nature Metabolism показали, что это не так.

Ученые получили модельных мышей, островки Лангерганса у которых состояли исключительно из β-клеток (остальные типы удалили с помощью дифтерийного токсина). Оказалось, что у таких мышей хорошо работала регуляция уровня глюкозы в крови, у них наблюдалась повышенная толерантность к глюкозе, чувствительность к инсулину и ограниченное увеличение массы тела при диете с высоким содержанием жиров. Динамика секреции инсулина в β-клеточных островках была сопоставима с нормальной. Аналогичные результаты были получены на «псевдоостровках» (клеточных скоплениях), состоящих только из β-клеток человека. В клетках псевдоостровков сохранялось полноценное митохондриальное дыхание, регулируемое глюкозой, они секретировали инсулин и реагировали усилением его секреции на эксендин-4 (агонист рецептора глюкагоноподобного пептида 1). Исследователи пришли к выводу, что β-клеткам не требуются другие типы островковых клеток для нормального функционирования и обеспечения гомеостаза глюкозы в крови.

Исследования с использованием человеческих эмбрионов жестко регламентированы в большинстве стран, включая Великобританию, но до сих пор там не существовало правил, регулирующих манипуляции с моделями эмбрионов, которые были выращены in vitro из стволовых клеток. Опубликованный вчера документ под названием SCBEM Code of Practice (SCBEM — stem cell-based embryo model) разработан Кембриджским университетом и лондонской благотворительной организацией Progress Educational Trust (PET). Раннюю версию рассматривало более 50 исследователей из разных стран, их комментарии учтены в окончательном тексте.

SCBEM Code of Practice запрещает имплантировать модели эмбрионов, полученные из стволовых клеток, в матку живого человека или животного. При этом не введены ограничения на время, в течение которого эмбрион может развиваться в лабораторных условиях: исследовательские проекты должны сами установить ограничения на основе минимального времени, необходимого ученым. Для рассмотрения и утверждения проектов подобных исследований следует создавать специальные комитеты.

Документ не имеет законодательной силы, соблюдение предложенных правил является добровольным. Однако Сэнди Старр, заместитель директора PET, «уверен», что он будет принят исследовательским сообществом, а также спонсорами, издателями и регулирующими органами: «Для тех, кто не будет его соблюдать, окажется невозможным или сложным опубликоваться в авторитетном журнале, получать финансирование для своих исследований, и более того, эти люди столкнутся с презрением коллег».

В комментариях для Nature специалисты положительно оценили появление документа, регламентирующего эту важную область. «Мир пристально следит за развитием событий в Великобритании», — говорит Мисао Фудзита, биоэтик из Киотского университета в Японии.