Как половым клеткам жить долго и счастливо?

Вы бы хотели заморозить себя, чтобы проснуться в далеком будущем? Химикам и физикам из МГУ, возможно, тоже приходила эта идея, потому что недавно они доработали метод криоконсервации половых клеток, который будет полезен в репродуктивной медицине, а в далеком будущем – и в обратимой крионике (заморозке человека, чтобы потом его оживить).

Вся проблема современной медицины в том, что при заморозке-разморозке из-за осмотического шока страдают мембраны клеток. Они лопаются, и до 50% клеток могут погибнуть. Еще одна беда – нарушение их морфологических показателей. Сперматозоиды при таких процедурах становятся на 30–70% менее подвижными, в общем, теряют форму. Но когда речь заходит о женском репродуктивном здоровье, то тут уже не до шуток, потому что, сохранив несколько яйцеклеток на будущее, заветных детей можно и не дождаться.

Чтобы снизить негативный эффект обычно клетки помещают в криопротекторную среду: внутрь них закачивается глицерин, а вокруг – остаются защитники в виде углеводов трегалозы и сахарозы. Но самый эффективный способ не потерять детей – их не иметь стабилизировать мембраны, повышая в них уровень холестерина.

Для этого наши ученые взяли циклодекстрины (углеводы, получаемые из крахмала), которые выступают «доставщиками» холестерина, и сделали так, чтобы они оставались внутри криопротекторных сред, повышая устойчивость к осмотическому шоку.

Пока эту проблему решали биофизики, другой занялись химики – как организовать эффективное взаимодействие холестерина с мембранами клеток? Тут они разработали бионаноконтейнер. Назовем его Альфа.

В нем находятся катионные липосомы – молекулы, которые доставляют «объект». Сверху контейнер покрыт молекулами карбоксиметил бета-циклодекстрина – вещества, которое дает возможность перевозить гидрофобные соединения, к примеру, наш любимый холестерин.

В процессе исследования удалось понять еще один важный момент: клеткам, особенно сперматозоидам, для обогащения холестерином важна емкость контейнера. И она оказалась выше у Альфы, чем у старых вариантов контейнеров Бета, которые могут переносить не более 10% объема молекулы гидрофобного соединения. Новый же может захватить от 0,5 до 1 молекулы холестерина, то есть в несколько раз больше, потому что циклодекстрины всегда формируют многоуровневую структуру, то есть работают в банде, а не поодиночке, как обычные некатионные липосомы в контейнерах Бета.

То есть ученые поняли, какие вещества будут более эффективными доставщиками холестерина, оптимизировали структуру контейнеров и в итоге решили важную проблему с недолговечностью замораживаемых сперматозоидов и яйцеклеток.