UCI科学家利用鱿鱼的透明度来改造人类细胞

加州欧文2020年6月2日讯——章鱼、鱿鱼等海洋生物可以通过利用体内特殊组织操纵光的透射和反射而消失。现在，加州大学欧文分校的研究人员已经改造了人类细胞，使其具有类似的透明度。

在今天《自然通讯》发表的一篇论文中，科学家描述了他们如何从头足类动物的皮肤中获得灵感，并赋予哺乳动物细胞可调节的透明度和光散射特性。

UCI大学化学和生物分子工程专业的博士生Atrouli Chatterjee说：“几千年来，人们一直被透明性和不可见性迷住，这激发了人们的哲学思考、科幻小说和许多学术研究。”“我们的项目——绝对科学——专注于设计和工程化具有可控特性的细胞系统和组织，以传输、反射和吸收光。”

查特吉在UCI大学化学和生物分子工程副教授阿龙戈罗德茨基的实验室工作。他长期探索如何模仿头足类动物的变色能力，开发独特的技术，造福人类。他的团队的生物启发研究导致了红外伪装和其他先进材料的突破性发展。

在这项研究中，研究小组从雌性不透明鱿鱼(Doryteuthis opalescens squid)可以动态地将其外套膜上的条纹从几乎透明的白色切换到不透明的白色以躲避捕食者的方式中获得了灵感。然后，研究人员借用了一些基于细胞间蛋白的粒子，参与了这种生物隐藏技术，并找到了一种将它们引入人体细胞的方法，以测试光散射能力是否可以转移到其他动物身上。

这种乌贼有特殊的反射细胞，称为无色细胞，可以改变它们散射光的方式。在这些细胞中，有无色的小体，这是由被称为反射蛋白的蛋白质组成的膜结合颗粒，可以产生彩虹色的伪装。

在他们的实验中，研究人员培养了人类胚胎肾细胞，并对其进行基因改造以表达反射蛋白。他们发现蛋白质以随机排列的方式组装成细胞质颗粒。他们还通过光学显微镜和光谱学观察到，引入的基于反射蛋白的结构导致细胞改变光散射。

这项研究的合著者Gorodetsky说：“我们惊讶地发现，这些细胞不仅表达了反射蛋白，还将蛋白包装成球形纳米结构，并将其分布在整个细胞中。”“通过定量相显微镜，我们可以确定蛋白质结构与细胞内部的细胞质相比具有不同的光学特性；换句话说，它们的光学行为与天然头足类固定器几乎相同。”

在这项研究的另一个重要部分，研究小组测试了反射率是否可以通过外部刺激来打开和关闭。他们将细胞夹在有涂层的玻璃板之间，并使用不同浓度的氯化钠。通过测量细胞透射的光量，他们发现暴露在高钠水平下的细胞会散射更多的光，这比周围的环境更明显。

查特吉说：“我们的实验表明，这些效应发生在工程细胞中，但不发生在缺乏反射性蛋白质颗粒的细胞中，这表明了一种潜在的有价值的方法来调节人类细胞的光散射特性。”

虽然看不见的人类仍然牢牢地留在科幻领域，但戈罗德茨基说，他的团队的研究可以在短期内提供一些有形的好处。

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