Впервые хлоропласты, внедренные в животные клетки, работали двое суток

Ранее считалось, что совместить хлоропласты с клетками животных невозможно. Хлоропласты отвечают за фотосинтез и производство энергии. И вот в Японии провели исследование, в ходе которого в клетки хомяков внедрили хлоропласты водорослей.

Но эксперимент показал, что фотосинтез продолжался в течение двух дней. Этот метод может быть полезен в тканевой инженерии. Он позволит выращивать ткани, испытывающие нехватку кислорода, так как клетки с хлоропластами будут обеспечивать их кислородом и энергией благодаря фотосинтезу.

Хотите питаться солнечной энергией? Некоторые животные уже так умеют. Например, гигантские моллюски живут в симбиозе с водорослями. Водоросли содержат хлоропласты и могут получать из света кислород и пищу. Моллюски дают водорослям дом, а водоросли снабжают моллюсков энергией.

У клеток животных нет хлоропластов, в отличие от растений и водорослей. Исследователи впервые показали возможность их функционального объединения.

Профессор Сачихиро Мацунага из Токийского университета, автор научной статьи, говорит:

Насколько нам известно, это первый случай обнаружения фотосинтетического транспорта электронов в хлоропластах, имплантированных в клетки животных.

Учёные думали, что хлоропласты будут переварены животными клетками через несколько часов после введения. Но оказалось, что они продолжали работать два дня, и происходил перенос электронов в рамках фотосинтетической деятельности.

Исследователи ввели хлоропласты из красных водорослей в клетки хомяков. Они изучили структуру хлоропластов внутри клеток с помощью разных методов визуализации и подтвердили, что фотосинтетическая активность и перенос электронов под воздействием световых импульсов продолжаются.

Мацунага считает, что эта работа будет полезна для клеточно-тканевой инженерии. Лабораторные ткани, такие как искусственные органы, мясо и кожные покровы, состоят из нескольких слоёв клеток.

Проблема в том, что из-за низкого уровня кислорода внутри ткани клетки не могут увеличиваться в размерах. Чтобы обеспечить их кислородом с помощью фотосинтеза и таким образом улучшить условия для роста, учёные подмешивают к клеткам имплантированные хлоропласты и облучают их светом.

Команда исследователей продолжает работу над созданием «планарных» клеток, которые могут передать полезные свойства растений животным. Было обнаружено, что клетки животных, содержащие хлоропласты, растут быстрее. Это говорит о том, что хлоропласты служат источником углерода (топлива) для клеток хозяина. В будущем исследователи планируют изучить обмен веществ между клеткой-хозяином и хлоропластами, а также то, какие дополнительные вещества при этом производятся.

Мацунага заключает:

Мы ожидаем от планальных клеток помощи в «зелёной трансформации» общества. Они могут помочь снизить содержание углерода. Мы будем развивать биотехнологии, чтобы построить устойчивое общество и уменьшить выбросы углекислого газа.

Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the Japan Academy, Series B, Physical and Biological Sciences.

30.10.2024