Những bước đi đầu tiên hướng tới việc tạo ra các mô trong mờ
Dịch giả: Lê Huỳnh Tú Mỹ, TS. Nguyễn Thị Thanh Vân, TS.DS. Phạm Đức Hùng
Các nhà khoa học mô tả việc họ lấy cảm hứng từ da của Động vật Chân đầu (Thân mềm, Cephalepad) để tạo tế bào của động vật có vú có khả năng điều chỉnh độ trong suốt và đặc tính tán xạ ánh sáng.
Bạch tuộc, mực và các sinh vật biển khác có thể ngụy trang để trở nên vô hình bằng cách sử dụng các mô chuyên biệt trong cơ thể điều khiển sự truyền và phản xạ ánh sáng. Trong một bài báo được công bố trên tạp chí Nature Communications, các nhà khoa học tại Đại học California, Irvine đã mô tả việc họ lấy cảm hứng từ da của Động vật Chân đầu để chế tạo tế bào người có khả năng điều chỉnh độ trong suốt và đặc tính tán xạ ánh sáng tương tự.
Tác giả chính của dự án là Atrouli Chatterjee, hiện đang làm việc trong phòng thí nghiệm của phó giáo sư Alon Gorodetsky, người có kinh nghiệm lâu năm trong việc nghiên cứu mô phỏng lại khả năng thay đổi màu sắc của Động vật Chân đầu, từ đó phát triển các công nghệ độc quyền và đột phá như ngụy trang hồng ngoại và các vật liệu tiên tiến khác, mang lại lợi ích cho con người.
Nhóm nghiên cứu đã lấy cảm hứng từ việc mực cái Doryteuthis opalescens trốn kẻ săn mồi bằng cách nhanh chóng chuyển một dải trên lớp phủ của chúng từ gần như trong suốt sang màu trắng đục. Họ mượn một số hạt liên bào (có nguồn gốc là protein) của loài này và tìm cách đưa chúng vào tế bào người để kiểm tra xem liệu năng lượng tán xạ ánh sáng có thể chuyển sang các động vật khác hay không. Loài mực này có các tế bào phản xạ chuyên biệt gọi là leucophores. Bên trong những tế bào này là các hạt liên kết màng leucosome, được tạo nên từ Reflectins – một loại protein, giúp chúng ngụy trang thông qua việc thay đổi sự tán xạ ánh sáng.
Các nhà nghiên cứu đã nuôi cấy tế bào thận phôi người và tiến hành biến đổi gen để chúng biểu hiện được phản xạ. Họ phát hiện ra rằng protein reflectin sẽ tập hợp thành các hạt trong tế bào chất một cách không có trật tự, được đóng gói trong các cấu trúc nano hình cầu và được phân phối khắp nói trong cơ thể. Qua quan sát bằng quang phổ và kính hiển vi quang học, họ thấy rằng các cấu trúc dựa trên phản xạ nói trên đã khiến các tế bào thay đổi sự tán xạ ánh sáng của chúng. Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu đã kiểm tra xem liệu độ phản xạ có thể được bật và tắt thông qua các kích thích bên ngoài hay không. Họ kẹp các tế bào ở giữa các tấm thủy tinh và đưa vào đó những nồng độ natri clorua khác nhau. Sau khi đo lượng ánh sáng được truyền qua các tế bào, họ phát hiện ra rằng những tế bào tiếp xúc với nồng độ natri cao hơn sẽ tán xạ nhiều ánh sáng hơn.
Chatterjee nói: “Các thí nghiệm của chúng tôi cho thấy những hiệu ứng này chỉ xuất hiện trong các tế bào được chế tạo nhưng không có trong các tế bào thiếu các hạt reflectin. Điều này chứng minh đây là một phương pháp tiềm năng để phát triển tế bào người với các đặc tính quang phản ứng kích thích và điều chỉnh được khả năng tán xạ ánh sáng”
Trong khi người vô hình vẫn thường xuyên xuất hiện trong lĩnh vực khoa học viễn tưởng, Gorodetsky cho biết nghiên cứu của nhóm ông có thể mang lại một số lợi ích hữu hình trong thời gian tới. Ông cho biết kiến thức mới này có thể mở ra khả năng sử dụng Reflins như một loại chỉ điểm sinh học phân tử mới cho các ứng dụng của kính hiển vi y học và sinh học.
Thẻ: Sinh học Phân tử, trong suốt, Động vật Thân mềm, đặc tính quang học, Reflins, tán xạ ánh sáng, sự phản xạ,
Tài liệu tham khảo:
1. Atrouli Chatterjee, Juana Alejandra Cerna Sanchez, Toyohiko Yamauchi, Vanessa Taupin, Justin Couvrette, Alon A. Gorodetsky. Cephalopod-inspired optical engineering of human cells. Nature Communications, 2020; 11 (1) DOI: 10.1038/s41467-020-16151-6
2. University of California – Irvine. “Scientists engineer human cells with squid-like transparency: Bioinspired research project a first step toward intrinsically translucent tissue.” ScienceDaily. ScienceDaily, 2 June 2020.
 để tạo tế bào của động vật có vú có khả năng điều chỉnh độ trong suốt){kind=link}