Французские ученые разработали микрожидкостное устройство, предназначенное для изучения слияния сперматозоида и яйцеклетки в процессе оплодотворения. С его помощью можно наблюдать происходящее в реальном времени ис высоким разрешением. Отчет о разработке и проведенных наблюдениях подготовлен к презентации на 60 ежегодном слете Биофизического общества в Лос-Анджелесе.

Для проникновения сперматозоида в яйцеклетку необходимо слияние их липидных клеточных мембран. Его обеспечивает взаимодействие закрепленного на гликофосфатидилинозитоле белка Juno на поверхности яйцеклетки и белка Izumoиз суперсемейства иммуноглобулинов на сперматозоиде. Тем не менее, как именно это взаимодействие влияет на слияние мембран, известно не было.

Чтобы разобраться в этом механизме, исследователи из Высшей нормальной школы в Париже создали копию мембраны сперматозоида, состоящую изодних липидов. Выяснилось, что состав этой мембраны таков, что она соединяется с типичными липидами клеточной мембраны (в том числе яйцеклетки) с минимальными затратами энергии. При включении в мембрану Izumo исследователи пронаблюдали,как под действием специфичных для сперматозоидов липидов этот белок олигомеризуется при контакте с яйцеклеткой.

Схема «ЭКО-чипа». Benjamin Ravaux

На второй стадии эксперимента ученые создали микрожидкостное устройство, которое направляет контакт отдельного сперматозоида с яйцеклеткой в четко заданное место. Этот «ЭКО-чип» представляет собой многослойный кремниевый полимер, закрепленный на предметном стекле. Его камеры, содержащие яйцеклетку и сперматозоиды, соединены отверстием диаметром в 30 миллионных частей метра (0,00003 метра), через которое может проникнуть только одна мужская половая клетка. Это отверстие находится в фокусе конфокального микроскопа, позволяющего наблюдать процесс оплодотворения в реальном времени с высоким разрешением.

С помощью микрожидкостного чипа ученые пронаблюдали характерный тип движения, присущий наиболее «сильным» сперматозоидам, а также выяснили, что слияние мембран половых клеток и проникновение мужского генетического материала внутрь яйцеклетки происходят одновременно. По ихсловам, это были лишь первые практические испытания устройства, подтверждающие его пригодность для изучения процесса оплодотворения. Более подробную картину взаимодействия мембранных белков и липидов при слиянии клеток, а также последующего ремоделирования мембраны оплодотворенной яйцеклетки ученые рассчитывают получить, комбинируя чип с использованием флуоресцентных антител и других биологических инструментов.

Автор: Олег Лищук