Lab-Grown Ľudské sietnice odhaľujú kľúče na farebné videnie

V laboratóriu na Johns Hopkins University, malé kúsky ľudských očí rastú v miske. Kým rastie očné gule je technický zázrak sám o sebe, toto vytvorenie má zmiešaný účel. V novej štúdii publikovanej v časopise veda vedci vytvorili tieto organoidy, aby pochopili, prečo môžeme vidieť farbu a naučiť sa pomáhať ľuďom, ktorí nemôžu.

Keď si človek myslí na oko, pravdepodobne si myslí, že je to plná, baňovitá forma - šošovka, dúhovka; sklovca. Tieto organoidy sietnice nie sú také. Technicky ide o sietnice vyrastené z ľudských kmeňových buniek - guľôčky bieleho tkaniva, ktoré sa líšia v zadnej časti oka.

V štúdii, zverejnenej vo štvrtok, postgraduálny študent Johns Hopkins University Kiara Eldred a jej tím odhalili, prečo sú tieto sietnice také dôležité. Ľudia majú tri typy buniek detekujúcich farbu, fotoreceptory v tvare kužeľa, ktoré vnímajú červené, zelené alebo modré svetlo. Mechanizmy, pre ktoré to nie je úplne pochopené. Tím zistil, že sa najprv vyvíjajú modré bunky, potom červené a zelené bunky. Naučenie načasovania týchto bunkových formácií bolo novým zistením - a dávalo zmysel, pretože my a iní primáti majú niečo ako trichromatické farebné videnie.

„Ako vedec si myslím, že musíte mať vášeň pre to, čo robíte a spojenie s vaším organizmom,“ hovorí organoidný tvorca Eldred obrátený, „O organoidy som sa staral každý deň na začiatku a potom každý druhý deň, keď boli staršie. V laboratóriu sa na nich moji spoluautori a ja všetci odvolávame ako na naše deti, pretože sa o ne musíme vždy starať. “

„Väčšina cicavcov vidí iba v dvoch spektrách farieb - vidia len modrú a zelenú,“ vysvetľuje Eldred. „Môžeme vidieť modrú, zelenú a červenú. Vďaka farebnému videniu dokážeme získať množstvo bohatých informácií o svete okolo nás. “

Je špekulované, že primáty, ako sú šimpanzy a ľudia, môžu vidieť červenú, pretože schopnosť skorých hominínov nájsť dozrievajúce ovocie medzi zelenými listami pozadia. Medzitým, iní cicavce ako psi a mačky vidia menej a slabšie farby.

Uvedomenie si, že niečo podnietilo načasovanie rastu modrých, červených a zelených buniek, tiež predstavovalo záhadu: Aký mechanizmus spôsobil vznik týchto troch typov kužeľových buniek? Na to, aby sme na to prišli, po nasmerovaní kmeňových buniek na tkanivo sietnice - proces, v ktorom vedci nakoniec vytvárajú mozgové tkanivo, ako aj tkanivo sietnice, pretože po tom všetkom sú fotoreceptory technicky neuróny - výskumníci začali testovať súbor gény podieľajúce sa na funkcii hormónu štítnej žľazy, ktorý sa podieľa na bunkovom raste a diferenciácii.

Predchádzajúca práca týkajúca sa myší, rýb a kuracieho videnia naznačila, že keď je funkcia hormónov štítnej žľazy nízka, objavia sa modré bunky, a keď sú vysoké, červené a zelené bunky nasledujú.To sa ukázalo byť pravdivé: Pomocou CRISPR výskumníci vyradili receptor pre hormón štítnej žľazy a vytvorili organoidy sietnice iba s modrými bunkami. Keď pridali hormón späť, vytvorili organoidy iba s červenými a zelenými bunkami.

Deje sa to aj napriek tomu, že štítna žľaza vôbec nebola zahrnutá - jedinou položkou v miske boli organoidy sietnice. Po preskúmaní, čo gény zapnuté alebo vypnuté počas roka vývoja organoidov, zistili, že ich hypotéza bola správna: Gény, ktoré degradujú hormón štítnej žľazy boli na začiatku, aby sa modré bunky, a gény, ktoré aktivujú hormón štítnej žľazy boli neskôr vytvoriť červenú a zelené bunky.

V podstate vedci spôsobili, že organoidy sa stali farebne slepými rôznymi spôsobmi. To naznačuje, že tento výskum by mohol byť užitočný pri vývoji terapeutických liečebných postupov, ktoré pomôžu ľuďom, ktorí sú slepí alebo trpia makulárnou degeneráciou, ochorením oka, ktoré spôsobuje stratu zraku. V súčasnosti to, čo vedci robia na pomoc s makulárnou degeneráciou, sú injekcie kmeňových buniek do sietnice, ktoré majú nejaký druh degenerácie. Účinnosť tohto procesu však bola nepredvídateľná. Teraz je cieľom, aby vedci dokázali, že sú schopní riadiť cestu diferenciácie kužeľových buniek, ako môžu terapeuticky využívať bunky.

„Dúfame, že s naším výskumom môžeme poskytnúť informácie iným výskumníkom o tom, ako konkrétne vytvoriť kužeľové bunky,“ hovorí Eldred. „V budúcich experimentoch možno tieto bunky vezmeme, vstrekneme a viac z nich sa stane fotoreceptormi, ktoré môžu skutočne poskytnúť regeneračnú liečbu. Zakaždým, keď vidím, že organoidy idú správnou cestou, je to vzrušujúce a fascinujúce. “