Лабораторных мышей сделали прозрачными с помощью красителя

Когда исследователи проводят эксперименты на мышах, они часто прибегают к хирургическому вмешательству: разрезают полоски тканей, чтобы посмотреть, как конкретные лекарства влияют на организм. Подобные эксперименты на животных часто вызывают гнев зоозащитников. Команда биоинженеров из США нашла способ, позволяющий безболезненно изучать лабораторных грызунов.

Хотя геномы человека и мыши различны, они содержат одни и те же участки. В 2002 году ученые секвенировали полные геномы этих животных и обнаружили, что они на 80% похожи на человеческие. Это одна из причин, почему для научных экспериментов все чаще выбирают грызунов.

Мыши также очень удобны для проведения экспериментов. Этих пушистых животных, примерно в три тысячи раз меньше людей, легко содержать и они хорошо адаптируются к новой среде обитания. Помимо прочего, грызунов используют для изучения опухолей и испытаний новых лекарств, которые могли бы помочь людям победить неизлечимые болезни.

Наблюдать за внутренней средой живого грызуна во время эксперимента не так уж и просто. Обычно ученые используют сканирование и эндоскопию. Однако эти методы либо не обладают достаточной глубиной проникновения и разрешением, либо не подходят для исследования конкретных участков ткани. В последнем случае ученые используют скальпель: из организма вырезают полоски ткани для последующего анализа.

Команда американских биоинженеров под руководством Цзихао Оу из Стэнфордского университета разработала метод исследования экспериментальных мышей без хирургического вмешательства. Ученые использовали раствор воды и пищевого красителя тартразина (Е102), чтобы сделать кожу живых грызунов прозрачной. Молекулы красителя с высокой поглощающей способностью изменяют показатель преломления ткани — скорость, с которой свет проходит через ткань. Это приводит к уменьшению контраста показателей преломления воды и липидов, что делает живую ткань прозрачной.

Когда ученые нанесли раствор на кожу грызунов, он стал прозрачным, что позволило исследователям напрямую увидеть внутренние органы мышей, включая их желудочно-кишечный тракт. Кроме того, биоинженерам удалось увидеть кровеносные сосуды в мозгу мышей — процесс, который обычно требует удаления кожи головы из-за ее непрозрачности. Об этом исследователи сообщают в статье, опубликованной в журнале Science.

«Чтобы увидеть, как работает этот метод, рассмотрим газированную воду. Свет, проходящий через жидкость, меняет направление каждый раз, когда он переходит от воды к пузырькам и наоборот. Это означает, что свет рассеивается во всех направлениях. Биологические ткани ведут себя аналогичным образом, поскольку они содержат много воды, а также других молекул, таких как липиды и белки, которые обычно имеют более высокий показатель преломления, чем вода», — объясняет Оу.

В лабораторных экспериментах раствор не причинил вреда мышам, легко смывается водой. Новый метод обладает достаточной глубиной проникновения: он обеспечивает разрешение до микрометров и позволяет исследовать глубину до нескольких миллиметров. Другими словами, этот метод позволяет видеть лучше, чем любой инструмент для контуринга, при этом устраняя необходимость в скальпеле. Например, он может превратить непрозрачную брюшную полость живых мышей в прозрачную брюшную полость, тем самым облегчая исследование перистальтики кишечника.

Имейте в виду, что тартразин может быть токсичным, если на кожу будет нанесено большое количество красителя. Но нейробиологи часто вставляют зонды и линзы в мозг мышей или удаляют большие куски коры головного мозга, чтобы использование красителей было менее вредным.