W jaki sposób powstają komórki, które pozwalają ludziom widzieć kolory? By odpowiedzieć na to pytanie naukowcy stworzyli w laboratorium ludzką siatkówkę, na której mogli bez przeszkód testować swoje pomysły. Wyniki badań pokazały, że do prawidłowego widzenia barw, rozwijające się ludzkie oczy potrzebują odpowiedniego hormonu. Badania te mogą pomóc w opracowaniu terapii chorób, takich jak ślepota barw czy zwyrodnienie plamki żółtej.
W laboratoriach należących do Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa w Baltimore naukowcy wyhodowali od podstaw ludzką siatkówkę. Chcieli w ten sposób poznać tajemnicę powstawania komórek umożliwiających postrzeganie barw. Ich badania zostały opublikowane na łamach pisma „Science”.
Naukowcy prowadzili badania na tzw. organoidach. Są to miniaturowe wersje różnych narządów, w tym przypadku siatkówki, hodowane z komórek macierzystych, które zachowują ich kluczowe cechy anatomiczne. Te małe, trójwymiarowe modele są nieocenioną pomocą w badaniach. Większość badań nad wzrokiem wykonuje się na myszach i rybach, ale żaden z tych gatunków nie ma tak barwnej wizji, jak człowiek. Trichromatyczne widzenie kolorów odróżnia nas od większości innych ssaków, dlatego m.in. badacze pracowali na organoidach.
- Wszystko, co badamy, wygląda jak normalne ludzkie się oko, tylko rozwijające się w naczyniu – powiedział Robert Johnston z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa. – Takim modelem można manipulować bez bezpośredniego ingerowania w organizm człowieka – dodał.
Badaczy interesowało to, w jaki sposób określa się los komórki. Co przekształca rozwijającą się komórkę w specyficzny typ komórki. Ten aspekt ludzkiej biologii jest w dużej mierze nieznany. Uczeni skupili się na wyspecjalizowanych komórkach pochłaniających światło, czyli na fotoreceptorach, a dokładnie na trzech fotoreceptorach - tzw. czopkach, które pozwalają nam zobaczyć kolor niebieski, czerwony i zielony.
Podczas rozwoju organoidu siatkówki, naukowcy zaobserwowali, że jako pierwsze pojawiły się komórki odpowiedzialne za postrzeganie niebieskiej barwy. Następnie pojawiły się komórki wykrywające czerwony i zielony kolor. Okazało się, że kluczem do zmiany molekularnej był hormon tarczycy. Co ważne, poziom tego hormonu nie był kontrolowany przez tarczycę, której oczywiście nie było w naczyniu, ale przez samo oko.
Ilość hormonu tarczycy dyktowała, jak zachowają się komórki. Dzięki zrozumieniu tego procesu, badacze mogli manipulować rozwojem siatkówki tworząc takie, które gdyby były częścią ludzkiego oka, pozwalałyby tylko na postrzeganie koloru niebieskiego lub wyłącznie zielonego czy czerwonego.
Odkrycie to może wyjaśnić, dlaczego u wcześniaków, które miały niski poziom hormonu tarczycy, częściej pojawiały się zaburzenia widzenia. - Jeśli potrafimy odpowiedzieć na pytanie, co prowadzi komórkę do jej ostatecznej formy, jesteśmy bliżej możliwości przywrócenia widzenia barw ludziom, którzy mają uszkodzone fotoreceptory – zaznaczyła Kiara Eldred, główna autorka badania.
Ale to tylko początek badań naukowców z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa. W przyszłości chcą oni, oczywiście korzystając z organoidów, dowiedzieć się jeszcze więcej o widzeniu kolorów i mechanizmach związanych z tworzeniem innych obszarów siatkówki, takich jak plamka żółta. Zwyrodnienie plamki żółtej jest jedną z głównych przyczyn ślepoty u ludzi. Zrozumienie, jak stworzyć nową plamkę żółtą, może prowadzić do nowych, skutecznych terapii.
- Nasza praca ustanawia ludzkie organoidy jako modelowy system do badania mechanizmów rozwoju człowieka. To ekscytujące. Organoidy potrzebują dziewięciu miesięcy, aby się rozwinąć, zupełnie tak, jak ludzkie dziecko. Więc to, co naprawdę badamy, to rozwój płodu – przyznał Johnston.
Źródło: Johns Hopkins University
