Злиття яйцеклітини зі сперматозоїдом поспостерігали за допомогою «ЕКО-чіпа»

Французькі вчені розробили мікрожидкістковий пристрій, призначений для вивчення злиття сперматозоїду і яйцеклітини в процесі запліднення. З його допомогою можна спостерігати те, що відбувається в реальному часі і з високою роздільною здатністю. Звіт про розробку та проведені спостереження підготовлено до презентації на 60 щорічному зльоті Біофізичного товариства в Лос-Анджелесі.

Для проникнення сперматозоїда в яйцеклітину необхідне злиття їх ліпідних клітинних мембран. Його забезпечує взаємодія закріпленого на глікофосфатидилінозитолі білка Juno на поверхні яйцеклітини і білка Izumo з суперсімейства імуноглобулінів на сперматозоїді. Проте, як саме ця взаємодія впливає на злиття мембран, відомо не було.

Щоб розібратися в цьому механізмі, дослідники з Вищої нормальної школи в Парижі створили копію мембрани сперматозоїда, що складається з одних ліпідів. З'ясувалося, що склад цієї мембрани такий, що вона з'єднується з типовими ліпідами клітинної мембрани (в тому числі яйцеклітини) з мінімальними витратами енергії. При включенні в мембрану Izumo дослідники поспостерігали, як під дією специфічних для сперматозоїдів ліпідів цей білок олігомеризується при контакті з яйцеклітиною.

На другій стадії експерименту вчені створили мікрожидкістковий пристрій, який направляє контакт окремого сперматозоїда з яйцеклітиною в чітко задане місце. Цей «ЕКО-чіп» являє собою багатошаровий кремнієвий полімер, закріплений на предметному склі. Його камери, що містять яйцеклітину і сперматозоїди, з'єднані отвором діаметром в 30 мільйонних частин метра (0,00003 метра), через яке може проникнути тільки одна чоловіча статева клітина. Цей отвір знаходиться у фокусі конфокального мікроскопа, що дозволяє спостерігати процес запліднення в реальному часі з високою роздільною здатністю.

За допомогою мікрожидкостного чіпа вчені поспостерігали характерний тип руху, притаманний найбільш «сильним» сперматозоїдам, а також з'ясували, що злиття мембран статевих клітин і проникнення чоловічого генетичного матеріалу всередину яйцеклітини відбуваються одночасно. За їхніми словами, це були лише перші практичні випробування пристрою, що підтверджують його придатність для вивчення процесу запліднення. Більш детальну картину взаємодії мембранних білків і ліпідів при злитті клітин, а також подальшого ремоделювання мембрани заплідненої яйцеклітини вчені розраховують отримати, комбінуючи чіп з використанням флуоресцентних антитіл та інших біологічних інструментів.