Lab-Grown Human Retinas odkrivajo tipke za barvno vizijo

V laboratoriju na Univerzi Johns Hopkins se majhni delci človeških oči povečujejo v jedi. Medtem ko je rastoča očesna globina sama po sebi tehnični čudež, ima ta kreacija zapleten namen. V novi študiji, objavljeni v reviji Znanost Znanstveniki so ustvarili te organoide, da bi razumeli, zakaj lahko vidimo barvo in se naučimo pomagati ljudem, ki tega ne morejo.

Ko pomislimo na oko, verjetno mislijo na popolno, čebulasto obliko - lečo, šarenico; steklastega telesa. Te retinalne organoide niso. Tehnično so retine, ki se gojijo iz človeških matičnih celic - globusov belega tkiva, ki sega v zadnji del očesa.

V študiji, ki je bila objavljena v četrtek, je Kiara Eldred z univerzo Johns Hopkins in njena ekipa razkrila, zakaj so te retine tako pomembne. Ljudje imajo tri vrste celic za zaznavanje barv, stožčaste fotoreceptorje, ki čutijo rdečo, zeleno ali modro svetlobo. Toda mehanizmi, zakaj to ni bilo v celoti razumljeno. Tukaj je skupina odkrila, da se najprej razvijejo modre celice, nato pa rdeče in zelene celice. Učenje časa teh celičnih formacij je bilo novo odkritje in je bilo smiselno, če upoštevamo, da imamo mi in drugi primati nekaj, kar se imenuje trikromatična barvna vizija.

"Kot znanstvenik mislim, da morate imeti strast do tega, kar počnete, in povezave z vašim organizmom," pravi organist, ustvarjalec Eldred. Inverse. »Organoide sem skrbel vsak dan na začetku in nato vsak drugi dan, ko so postajali starejši. V laboratoriju se z mojimi soavtorji in vsemi zdi, da so naši otroci, ker moramo ves čas skrbeti zanje."

»Večina sesalcev lahko vidi samo dva spektra barve - vidita le modro in zeleno,« razlaga Eldred. »Vidimo modro, zeleno in rdečo. Zaradi barvne vizije lahko prejmemo veliko bogatih informacij o svetu okoli nas."

Špekulira se, da lahko primati, kot so šimpanzi in ljudje, vidijo rdečo barvo, ker je sposobnost zgodnjih homininov, da najdejo zorenje sadja med zelenimi listi. Medtem pa drugi sesalci, kot so psi in mačke, vidijo manj in šibkejše barve.

Spoznanje, da nekaj vzpodbuja časovno dinamiko rasti modre, rdeče in zelene celice, je prav tako pomenilo skrivnost: Kakšen mehanizem je povzročil nastanek teh treh vrst stožčastih celic? Da bi ugotovili, ko so matične celice postale mrežnično tkivo - proces, v katerem znanstveniki na koncu ustvarijo možgansko tkivo in tkivo mrežnice, ker so fotoreceptorji tehnično nevroni - raziskovalci so začeli testirati vrsto geni, ki sodelujejo pri delovanju ščitničnega hormona, ki sodeluje pri rasti in diferenciaciji celic.

Prejšnje delo v zvezi z mišmi, ribami in piščančjim vidom je pokazalo, da se pri slabem delovanju ščitničnega hormona pojavijo modre celice, ko pa sledijo visoke, rdeče in zelene celice.To se je izkazalo za resnično: raziskovalci so z uporabo CRISPR-a izločili receptor za ščitnični hormon in ustvarili organoide mrežnice samo s modrimi celicami. Ko so dodali hormon nazaj, so ustvarili organoide le z rdečimi in zelenimi celicami.

To se je dogajalo, čeprav ščitnica sploh ni bila vpletena - edini predmeti v jedi so bili mrežnični organoidi. Po pregledu, kateri geni so se vklopili ali izklopili v enem letu razvoja organoidov, so odkrili, da je bila njihova hipoteza pravilna: geni, ki razgrajujejo ščitnični hormon, so bili na začetku, da so modre celice in geni, ki aktivirajo ščitnični hormon, pozneje ustvarili rdeče. in zelene celice.

V bistvu so znanstveniki povzročili, da so organoidi postali barvno slepi na različne načine. To nakazuje, da bi bila ta raziskava lahko koristna pri razvoju terapevtskih terapij, ki bi pomagale ljudem, ki so barvno slepi ali trpijo zaradi makularne degeneracije, očesne bolezni, ki povzroča izgubo vida. Trenutno znanstveniki, ki pomagajo pri degeneraciji makule, vbrizgajo matične celice v mrežnice, ki imajo nekakšno degeneracijo. Vendar je bila učinkovitost tega procesa nepredvidljiva. Cilj je, da lahko znanstveniki s tem, da usmerijo pot diferenciacije celic stožcev, spoznajo, kako lahko uporabljajo celice terapevtsko.

"Upamo, da lahko z našimi raziskavami drugim raziskovalcem zagotovimo informacije o tem, kako bi lahko izdelali celice stožca," pravi Eldred. »V prihodnjih poskusih bomo morda lahko vzeli te celice, jih injicirali in več jih bo postalo fotoreceptorje, ki lahko dejansko zagotavljajo regenerativno zdravljenje. Vsakič, ko vidim, da se organoidi spuščajo po pravi poti, je razburljivo in fascinantno."