
Французские ученые разработали микрожидкостное устройство,
предназначенное для изучения слияния сперматозоида и яйцеклетки в процессе
оплодотворения. С его помощью можно наблюдать происходящее в реальном времени и
с высоким разрешением. Отчет о разработке и проведенных наблюдениях подготовлен
к презентации на 60 ежегодном слете Биофизического общества в Лос-Анджелесе.
Для проникновения сперматозоида в яйцеклетку необходимо
слияние их липидных клеточных мембран. Его обеспечивает взаимодействие закрепленного
на гликофосфатидилинозитоле белка Juno на поверхности яйцеклетки и белка Izumo
из суперсемейства иммуноглобулинов на сперматозоиде. Тем не менее, как именно
это взаимодействие влияет на слияние мембран, известно не было.
Чтобы разобраться в этом механизме, исследователи из Высшей
нормальной школы в Париже создали копию мембраны сперматозоида, состоящую из
одних липидов. Выяснилось, что состав этой мембраны таков, что она соединяется
с типичными липидами клеточной мембраны (в том числе яйцеклетки) с минимальными
затратами энергии. При включении в мембрану Izumo исследователи пронаблюдали,
как под действием специфичных для сперматозоидов липидов этот белок
олигомеризуется при контакте с яйцеклеткой.
На второй стадии эксперимента ученые создали микрожидкостное
устройство, которое направляет контакт отдельного сперматозоида с яйцеклеткой в
четко заданное место. Этот «ЭКО-чип» представляет собой многослойный кремниевый
полимер, закрепленный на предметном стекле. Его камеры, содержащие яйцеклетку и
сперматозоиды, соединены отверстием диаметром в 30 миллионных частей метра (0,00003 метра), через
которое может проникнуть только одна мужская половая клетка. Это отверстие
находится в фокусе конфокального микроскопа, позволяющего наблюдать процесс
оплодотворения в реальном времени с высоким разрешением.
С помощью микрожидкостного чипа ученые пронаблюдали
характерный тип движения, присущий наиболее «сильным» сперматозоидам, а также
выяснили, что слияние мембран половых клеток и проникновение мужского генетического
материала внутрь яйцеклетки происходят одновременно. По их
словам, это были лишь первые практические испытания устройства, подтверждающие
его пригодность для изучения процесса оплодотворения. Более подробную картину
взаимодействия мембранных белков и липидов при слиянии клеток, а также
последующего ремоделирования мембраны оплодотворенной яйцеклетки ученые
рассчитывают получить, комбинируя чип с использованием флуоресцентных антител и
других биологических инструментов.Олег Лищук
