Вченим вперше вдалося успішно заморозити (і розморозити) зародок риби

Ембріон риби даніо-реріо благополучно розвивається після перенесеної процедури кріоконсервації.

Понад 60 років поспіль вчені намагалися законсервувати ембріони риби даніо-реріо за допомогою кріотехнологій. Ця рибка часто використовується в якості модельної тварини в дослідженнях, пов'язаних зі здоров'ям людини. Згідно зі статтею, опублікованою у виданні ACS Nano, фахівцям зі Смітсонівського інституту біології охорони природи (Smithsonian Conservation Biology Institute) і Міннесотського університету (University of Minnesota) вперше вдалося провести успішну кріоконсервацію ембріонів рибки даніо. Під час роботи вчені використовували наночастинки золота і лазер, щоб розморозити ембріони. Попередні дослідники зазнали невдачі саме на цьому етапі. Вважається, що результати нового дослідження будуть корисні для охорони здоров'я, збереження видового розмаїття і розведення риб.

"Безсумнівно, що використання цієї технології, по суті, є зрушенням парадигми в кріоконсервації і збереженні багатьох видів диких тварин, - розповідає співавтор дослідження Мері Хагедорн (Mary Hagedorn), дослідниця з інституту консерваційної біології. - Щоб змусити що-небудь працювати при таких низьких температурах зазвичай потрібно трохи кмітливості. Тому ми використовували унікальний підхід, поєднавши біологію та існуючі технології. І нам вдалося зробити те, що раніше було неможливим: успішно заморозити і розморозити ембріон таким чином, що після процедури він не зруйнувався, а почав розвиватися ".

Заморожуючи сперму, яйцеклітини та ембріони, фахівці можуть зберегти види, що знаходяться під загрозою знищення, і зберегти генетичне розмаїття. Більш того, заморожений біоматеріал може бути використаний для відновлення останнього через роки - і навіть століття. Хоча вчені успішно заморожували ембріони багатьох ссавців, так само як і сперму багатьох видів риб, при роботі з риб'ячими ембріонами дослідники зіткнулися з низкою складнощів.

Успішна кріоконсервація передбачає заморожування ембріона - введення його в кріогенетично стабільний стан - і подальшу розморозку. Важливо, що розморожування має проводитися швидше, ніж заморожування. Крім того, необхідне використання спеціального антифризу, що зупиняє зростання кристалів льоду. Ці кристали, подібно голкам руйнують мембрани і призводять до того, що зародок буквально розвалюється на частини. Але риб'ячі ембріони відрізняються дуже великим розміром. Це ускладнює швидку заморозку. До того ж запобігти формуванню крижаних кристалів у цьому випадку складніше. І, нарешті, оскільки водним тваринам доводиться існувати в несприятливому середовищі, мембрани зародків практично непроникні, що ускладнює їх обробку антифризом.

Технології, що дозволяють використовувати лазери і наночастинки золота, зараз активно розвиваються - і саме вони забезпечили успіх нового дослідження. Золоті нанотрубки, крихітні золоті циліндри, перетворюють світло (наприклад, від лазера) на тепло. Дослідники помістили антифриз і нанотрубки всередину ембріонів, що дозволило прискорити процес розморожування. Ембріони, піддані такій обробці, розвинулися, як мінімум, до стадії добового зародку. У них сформувалося серце, жабри і хвостова мускулатура. Крім того, зародки рухалися, демонструючи свою життєздатність. Наступним кроком вчених стане тонке налаштування розробленого підходу - це необхідно, щоб підвищити частку вцілілих ембріонів. Крім того, дослідники планують розробити систему автоматизації процесів, щоб збільшити пропускну здатність технології.

Новий підхід може бути використаний і для кріоконсервації ембріонів інших видів риб, оскільки вони схожі з ембріонами даніо. Також технологію можна буде дещо змінити з метою збереження зародків рептилій і птахів, а також для підвищення ефективності заморозки ембріонів ссавців, у тому числі, гігантських панд і великих кішок. І, нарешті, цей підхід може допомогти рибним господарствам працювати ефективніше, знизивши тим самим їх вплив на дику природу.