În ochiul uman, există trei tipuri de celule conice care reglează vederea culorii, sesizând lumina roșie, albastră sau verde, dar nu se știe prea multe despre modul în care aceste celule specializate apar în ochii unui făt în creștere. Cu toate acestea, cercetătorii au oferit recent o privire a acestor mecanisme formative, prin creșterea organoidelor - organe primitive foarte mici - care au fost realizate din celule oculare, astfel încât să poată observa celulele pe măsură ce s-au dezvoltat.
Deși micii organoizi nu arătau ca niște ochi complet formați, ei conțineau fotoreceptori care răspund la lumină, iar celulele (și genele lor) s-au comportat în continuare așa cum fac celulele conice la un ochi uman. În mod remarcabil, celulele sensibile la culoare din țesutul de ochi cultivat în laborator s-au organizat așa cum fac celulele la un făt, celulele conice cu lumină albastră care apar mai întâi, urmate de celule care simt lumină roșie și verde. Experimentele cu aceste celule au oferit o primă privire asupra mecanismelor care produc viziunea noastră unică de culoare, au raportat oamenii de știință într-un nou studiu.
Celulele conului albastru erau deja cunoscute să se dezvolte înaintea vecinilor lor roșii și verzi. Dar nu a fost clar de ce au apărut în acea ordine și ce a determinat celulele „să aleagă acele sorturi” ca albastru, roșu sau verde, a declarat autorul principal al studiului Kiara Eldred, candidat la doctorat la Departamentul de Biologie de la Universitatea Johns Hopkins (JHU) în Maryland.
"Nu eram siguri ce, într-un context de dezvoltare, le-a vindecat ca celulele să fie diferite una de cealaltă", a spus Eldred la Live Science.
Oamenii de știință au direcționat celulele stem să devină țesut ocular, dar exact ce tip de țesut ocular este determinat de celulele în sine, a declarat co-autorul studiului Robert Johnston Jr., profesor asistent în Departamentul de Biologie JHU.
„Ei se dezvoltă și cresc doar ca o retină într-un vas”, a spus Johnston pentru Live Science.
Deoarece cercetătorii au dorit ca mini-ochii lor în creștere să urmeze același calendar ca și ochii unui făt în pântec, ei au monitorizat dezvoltarea țesuturilor retiniene timp de nouă luni.
Mai mult, cercetările anterioare la șoareci și pești zebra au arătat că hormonul tiroidian a ajutat la declanșarea dezvoltării celulelor legate de viziunea culorii, a spus Eldred. Pentru a testa acest lucru, oamenii de știință au folosit instrumentul de editare a genelor CRISPR pentru a manipula receptorii celulelor conului pentru hormon, pentru a vedea cum acestea ar schimba modelele lor de creștere.
Ei au descoperit că nivelurile unui hormon tiroidian care au fost prezente în diferite etape în dezvoltarea ochiului au jucat un rol important în conturarea identității celulelor. Când cercetătorii au dezactivat receptorii pentru hormon, aceștia au crescut mini-ochi care aveau doar celule cu efect albastru, capabili să vadă doar lumină albastră. Și când au inundat organoizii cu hormon tiroidian suplimentar la începutul procesului de creștere - înainte ca celulele albastre să se formeze - toate celulele de culoare s-au dezvoltat ca roșu și verde, au raportat cercetătorii.
„Asta ne-a spus că am înțeles suficient mecanismul pentru a putea crește celulele retinei umane într-o farfurie și le putem spune ce fel de celule am vrut să facem”, a spus Johnston pentru Live Science.
În plus față de dezvăluirea secretelor viziunii culorilor, țesutul de ochi cultivat în laborator se poate dovedi util pentru studierea altor aspecte ale privirii care sunt unice pentru oameni și ar putea oferi informații despre tratamentul orbirii și al glaucomului, a spus Johnston.
Rezultatele au fost publicate online azi (11 octombrie) în revista Science.
