Cell Pisture Show - регулярный конкурс научной фотографии, который проводится издательством Cell Press, публикующим научные журналы. По итогам конкурса лучшие фотографии с описаниями рассылаются подписчикам CP на почту.
Этот выпуск посвящён синтетической биологии.
Биология Plug N' Play
Anne-CécileReymann, Manuel Théry, iRTSV в Гренобле, Франция
![Всё самое интересное,интересное, познавательное,,фэндомы,Cell Picture Show,наука,биология,синтетическая биология,длиннопост Всё самое интересное,интересное, познавательное,,фэндомы,Cell Picture Show,наука,биология,синтетическая биология,длиннопост](http://img1.reactor.cc/pics/post/%D0%92%D1%81%D1%91-%D1%81%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%B5-%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B5-Cell-Picture-Show-%D0%BD%D0%B0%D1%83%D0%BA%D0%B0-%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F-5878313.png)
Когда Ваш жёсткий диск ломается, Вы заказываете новый онлайн и меняете их местами. Почему мы не можем сделать то же самое с биологическими системами? От ДНК-роботов и органов-на-чипе к нанощетинкам, захватывающим и высвобождающим лекарства, это слайд-шоу рассматривает две больших цели синтетической биологии: создавать новые биологические системы и перепроектировать существующие из не-биологических компонентов
Изображение: Филаменты актина нуклеированы в форме кругов диаметром 20-40 микрон с использованием микропаттернинга (см. далее) и сфотографированы путём эпифлуоресцентной микроскопии.
Выпуская актин
Anne-CécileReymann, Manuel Théry, iRTSV в Гренобле, Франция
![Всё самое интересное,интересное, познавательное,,фэндомы,Cell Picture Show,наука,биология,синтетическая биология,длиннопост Всё самое интересное,интересное, познавательное,,фэндомы,Cell Picture Show,наука,биология,синтетическая биология,длиннопост](http://img0.reactor.cc/pics/post/%D0%92%D1%81%D1%91-%D1%81%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%B5-%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B5-Cell-Picture-Show-%D0%BD%D0%B0%D1%83%D0%BA%D0%B0-%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F-5878314.png)
Что регулирует архитектуру актина в клетке? Недавно (относительно - прим.пер.), Théry и коллеги продемонстрировали, что для организации F-актиновыхфиламентов (жёлтые) в параллельные пучки, какие встречаются в клетках, - без поперечных связей и клубков - нужна только правильная ориентация актиновых ядер.
Изображение:
Ядра актина размещены на покровном стекле в форме круга путём микропаттенрнинга с применением глубокой UV-литографии. Полимеризация актина вызвана последующим добавлением мономеров актина, профилина и комплекса Arp2/3. Плотная разветвлённая сеть филаментов образовалась на круге (ярко жёлтый), в то время как не-разветвлённые филаменты выросли снаружи от круга в виде параллельных пучков. 7% мономеров актина было помечено красителем Alexa568, который позволил сфотографировать их с применением классической эпифлуоресцентной микроскопии(прямой микроскоп Olympus BX61, сухой объектив x40).
Перепрограммируя форму
Timothée Vignaud, Qingzong Tseng, Manuel Théry, iRTSV вГренобле, Франция
![Всё самое интересное,интересное, познавательное,,фэндомы,Cell Picture Show,наука,биология,синтетическая биология,длиннопост Всё самое интересное,интересное, познавательное,,фэндомы,Cell Picture Show,наука,биология,синтетическая биология,длиннопост](http://img1.reactor.cc/pics/post/%D0%92%D1%81%D1%91-%D1%81%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%B5-%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B5-Cell-Picture-Show-%D0%BD%D0%B0%D1%83%D0%BA%D0%B0-%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F-5878315.png)
Микропаттернингтакже контролирует размер и форму клетки. Здесь, Théry и коллеги нанеслиадгезивные молекулы (фибронектин) на стёкла в разных формах - Т-образной(сверху справа) и H-образной (снизу справа). Когда они пересадили одну или двеклетки на полученный микропаттерн, те приняли соответствующую форму: клетка наT-форме стала треугольной, пара клеток на H-форме образовала квадрат. Если они"рисовали" паттерн рядом с клеткой, уже закрепившейся на подложке(слева), клетка постепенно распространялась на него и создавала стресс-волокна актина по краям.
Изображение:
Слева:клетка RPE1 экспрессирует LifeAct-GFP, который отмечает актиновый скелет в живых клетках. После того, как рядом с клеткой был нарисован микропаттерн,каждые 20 минут получали изображение на инвертированном микроскопе Nikon TE2000(объектив x100 с маслом).
Справа:единичная клетка RPE1 на Т-паттерне и пара клеток MCF10A на H-паттерне были пермеабилизованы параформальдегидом после посадки на микропаттернированное стекло. Актиновая сеть и фокальные контакты окрашены зелёным (фалоидин-FITC) и красным (антитела к винкулину/паксиллину), соответственно. Межклеточные контакты окрашены белым (антитела к бета-катенину). Изображения получены на микроскопе Leica DMRA (объектив x100 с маслом).
ДНК-роботы
Campbell Strong, Shawn Douglas, Gael McGill, Wyss Institute forBiologically Inspired Engineering at Harvard University, Бостон, США
![Всё самое интересное,интересное, познавательное,,фэндомы,Cell Picture Show,наука,биология,синтетическая биология,длиннопост Всё самое интересное,интересное, познавательное,,фэндомы,Cell Picture Show,наука,биология,синтетическая биология,длиннопост](http://img0.reactor.cc/pics/post/%D0%92%D1%81%D1%91-%D1%81%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%B5-%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B5-Cell-Picture-Show-%D0%BD%D0%B0%D1%83%D0%BA%D0%B0-%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F-5878316.png)
Одна из главных целей синтетической биологии - использовать строительные блоки живых систем (ДНК, РНК, протеины, липиды) для создания инструментов и устройств,которые не существуют в природе. Для примера, в "ДНК-оригами",длинные одноцепочечные молекулы ДНК с длиной свыше 1000 пар оснований складывались в кастомизированные формы за счёт взаимодействия с малыми"молекулами-образцами".
Изображение:
Дуглас и коллеги использовали подход "ДНК-оригами" для постройки бочонкообразного наноробота (35x35x45 нанометров), который может быть наполнен лекарствами, фрагментами антител (розовые) и другими наночастицами. Аптамер ДНК(зелёный) держит бочонок закрытым, но, когда робот контактирует с антителами к аптамеру, раскрывает его (например, на поверхности клетки). Робот был разработан при помощи программ Molecular Nay и CadNano.
К минимальным клеткам
Jorge Bernardino de la Serna, University of Southern Denmark, Оденсе, Дания
![Всё самое интересное,интересное, познавательное,,фэндомы,Cell Picture Show,наука,биология,синтетическая биология,длиннопост Всё самое интересное,интересное, познавательное,,фэндомы,Cell Picture Show,наука,биология,синтетическая биология,длиннопост](http://img1.reactor.cc/pics/post/%D0%92%D1%81%D1%91-%D1%81%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%B5-%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B5-Cell-Picture-Show-%D0%BD%D0%B0%D1%83%D0%BA%D0%B0-%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F-5878317.png)
Одним из самых амбициозных устремлений синтетической биологии является создание"минимальных клеток", которые полностью повторяют функции естественных клеток - потребление энергии, градиент ионов, хранение информации,изменчивость. Хотя такие технологии всё ещё далеко на горизонте, исследователи достигли большого прогресса в создании "полусинтетических клеток",которые имитируют определённые функции клеток, такие как синтез белков или липидных мембран. Многие из этих искусственных клеток обитают в липосомах или искусственных везикулах с билипидной мембраной.
Изображение:
Каждая микрофотография показывает гигантскую липосому диаметром 20-50 микрон,состоящую из жиров и протеинов поверхности альвеол лёгких млекопитающих без химической обработки. Липосомы были напрямую выделены из смывов с лёгкого.Каждая микрофотография получена при разных температурах или составах жиров и белков легочного сурфактанта. Изображения получены на лазерном сканирующем инвертированном микроскопе Zeiss LSM 510 (объектив x40 с водной иммерсией), при конвенциональном или двухфотонном возбуждении флуоресценции.
Поймай-И-Отпусти
Joanna Aizenberg, Harvard School of Engineering and Applied Sciences, Бостон, США
![Всё самое интересное,интересное, познавательное,,фэндомы,Cell Picture Show,наука,биология,синтетическая биология,длиннопост Ли щ / Я/г ^ " т à i ^ ж %/Ш,Всё самое интересное,интересное, познавательное,,фэндомы,Cell Picture Show,наука,биология,синтетическая биология,длиннопост](http://img0.reactor.cc/pics/post/%D0%92%D1%81%D1%91-%D1%81%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%B5-%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B5-Cell-Picture-Show-%D0%BD%D0%B0%D1%83%D0%BA%D0%B0-%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F-5878318.png)
Другая крупная цель синтетической биологии - создание из неестественных молекул и соединений инструментов и устройств, имитирующих свойства природных. Например,Joanna Aizenberg и её лаборатория стали пионерами использования само-организующихся синтетических нановолокон для создания устройств,захватывающих и отпускающих лекарства, которые выглядят поразительно похожими на маленькие щупальца (вы же не думали, что пост обойдётся без тентаклей? -прим. пер.).
Изображение:
Сканирующая электронная фотография наноразмерных щетинок, удерживающих сферу. Щетинки сделаны из эпоксидной смолы и погружены в жидкость. Пока щетинки засыхают, они захватывают то, что поблизости, например лекарства или наночастицы. Щетинки сохраняют энергию и их можно заставить высвободить захваченные частицы. Каждая щетинка примерно в тысячу раз тоньше человеческого волоса.
Нанодреды
Joanna Aizenberg, Harvard School of Engineering and Applied Sciences, Бостон, США
![Всё самое интересное,интересное, познавательное,,фэндомы,Cell Picture Show,наука,биология,синтетическая биология,длиннопост Всё самое интересное,интересное, познавательное,,фэндомы,Cell Picture Show,наука,биология,синтетическая биология,длиннопост](http://img1.reactor.cc/pics/post/%D0%92%D1%81%D1%91-%D1%81%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%B5-%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B5-Cell-Picture-Show-%D0%BD%D0%B0%D1%83%D0%BA%D0%B0-%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F-5878319.png)
Самоорганизующиеся нановолокна могут также быть использованы при создании наноструктур с уникальными спиральными формами и иерархической структурой, каковые часто могут наблюдаться в живых системах. Упорядоченная матрица нановолокон погружается в жидкость и, по мере испарения жидкости, формирует спиральные пучки и пучки пучков с заданными свойствами, зависящими от состава и расположения нановолокон в матрице.
Изображение:
Сканирующая электронная фотография наноразмерных щетинок, сформировавших иерархическую спираль по мере высыхания жидкости.
Больше здесь
Лёгкое на чипе
Donald Ingber, Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering atHarvard University, Бостон, США
![Всё самое интересное,интересное, познавательное,,фэндомы,Cell Picture Show,наука,биология,синтетическая биология,длиннопост Всё самое интересное,интересное, познавательное,,фэндомы,Cell Picture Show,наука,биология,синтетическая биология,длиннопост](http://img0.reactor.cc/pics/post/%D0%92%D1%81%D1%91-%D1%81%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%B5-%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B5-Cell-Picture-Show-%D0%BD%D0%B0%D1%83%D0%BA%D0%B0-%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F-5878320.png)
Один из проявляющихся трендов синтетической биологии - симуляция функций и активности живых органов на микроустройствах, произведённых, как микрочипы и выстеленных живыми клетками человека. Donald Ingber и коллеги использовали эту стратегию для создания "лёгкого на чипе", которое содержит пустые каналы,разделённые гибкой пористой мембраной, выстеленной с одной стороны клетками эпителия альвеол, а с другой - клетками легочных капилляров. Подвергая межтканевой интерфейс циклической деформации, эти устройства имитируют дыхательные движения. Этот простой орган на чипе повторяет ответ лёгкого человека на инфекции, воспаление и токсины. Подобные устройства предлагают новый подход к изучению лекарств и оценке токсичности соединений.
Синтезируя органы
Hidetaka Suga, Yoshiki Sasai, RIKEN Center for Developmental Biology, Кобе, Япония
![Всё самое интересное,интересное, познавательное,,фэндомы,Cell Picture Show,наука,биология,синтетическая биология,длиннопост Всё самое интересное,интересное, познавательное,,фэндомы,Cell Picture Show,наука,биология,синтетическая биология,длиннопост](http://img1.reactor.cc/pics/post/%D0%92%D1%81%D1%91-%D1%81%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%B5-%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%81%D0%BD%D0%BE%D0%B5-Cell-Picture-Show-%D0%BD%D0%B0%D1%83%D0%BA%D0%B0-%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F-5878321.png)
Хотя обычно эти технологии не относят к одной группе, технологии использования стволовых клеток имеют большую общую цель с синтетической биологией: создание искусственных органов. Ранее Sasai и его команда создали сетчатку в 3D-культуре эмбриональных стволовых клеток (ESC) и, на момент выхода выпуска, им удалось"вырастить" вне организма часть гипофиза. В чём заключался секрет создания этой железы? В организации двух слоёв эпителиальных клеток (эктодермы и нейродермы), чтобы на их интерфейсе мог сформироваться зачаток гипофиза -карман Ратке.
Изображение:
Слева:натуральный орган, сагиттарльный срез развивающегося кармана Ратке (красный)эмбриона мыши на 12 день. Карман Ратке помечен красным при помощи антител кPitx1, в то время, как гипоталамус помечен зелёным за счёт антител к Rx.
Справа:искусственный орган, карманы Ратке (зелёные и белые) самообразовались в скоплениях эмбриональных клеток на 13 сутки. Зелёные, белые и красные цвета ассоциированы с антителами к Lim3, Pitx1 и Tuj1, соответственно. Для окраски ядер в синий цвет на обоих изображениях использовался Dapi.
БОНУС: пчёлы-роботы
Alex Kushleyev, Daniel Mellinger, Vijay Kumar, University of Pennsylvaniaand KMel Robotics, Филадельфия, США
И, наконец,почему бы не обсудить "синтез" сложного биологического поведения?Один из наиболее часто повторяемых типов поведения - коллективный полёт пчёл и других насекомых, известный, как роение. Vijay Kumar и его группа сделали впечатляющий шаг к повторению роения у летающих дронов. Они использовали полностью автономные (без дистанционного управления!) квадрокоптеры, которые способны совместно маневрировать вокруг препятствий, лететь в определённой формации и объединяться в небольшие структуры.
You'll always find exciting science n Cell !
Нормально, переводи ещё | |
|
64 (62.7%) |
Ты мудак, не переводи больше | |
|
1 (1.0%) |
Нормально, не переводи больше | |
|
2 (2.0%) |
Ты мудак, переводи ещё | |
|
26 (25.5%) |
Узнать ответы | |
|
9 (8.8%) |