В човешкото око има три вида конусни клетки, които регулират цветното зрение, усещайки червена, синя или зелена светлина, но малко се знае как тези специализирани клетки се появяват в очите на растящ плод. Въпреки това, наскоро изследователите предоставиха представа за тези формиращи механизми, като отглеждат органоиди - много малки, примитивни органи - които са направени от очни клетки, така че те могат да наблюдават клетките, докато се развиват.
Въпреки че мъничките органоиди не приличат на напълно оформени очи, те съдържат фоторецептори, които реагират на светлината, а клетките (и техните гени) все още се държат както конусните клетки в човешкото око. Забележително е, че цветно-сензорните клетки в оралната тъкан, отглеждана в лаборатория, се организират както тези клетки в плода, като първо се появяват конусовидни клетки със синя светлина, последвани от клетки, които усещат червена и зелена светлина. Експериментите с тези клетки предложиха първи поглед върху механизмите, които произвеждат нашето уникално цветно зрение, съобщават учените в ново проучване.
Известно е, че клетките от син конус се развиват преди червените и зелените им съседи. Но не беше ясно защо те се появяват в този ред и какво подтикна клетките "да избират тези съдби" като синьо, червено или зелено, заяви водещата авторка на изследването Киара Елдред, докторант в катедрата по биология в университета Джон Хопкинс (JHU) в Мериленд.
"Не бяхме сигурни какво в контекста на развитие е накарало тези клетки да се различават една от друга", казва Елдред пред Live Science.
Учените насочиха стволовите клетки да се превърнат в очна тъкан, но точно какъв тип очна тъкан се определя от самите клетки, заяви съавторът на изследването Робърт Джонстън-младши, доцент в катедрата по биология на JHU.
"Те просто се развиват и растат като ретина в чиния", казва Джонстън пред Live Science.
Тъй като изследователите искаха техните нарастващи мини очи да следват същия график като очите на плода в утробата, те наблюдават развитието на тъканите на ретината в продължение на девет месеца.
Нещо повече, предишни изследвания на мишки и зебрафити загатнаха, че хормонът на щитовидната жлеза помага да се задейства развитието на клетки, свързани с цветното зрение, каза Елдред. За да проверят това, учените използваха инструмента за редактиране на гени CRISPR, за да манипулират рецепторите на конусните клетки за хормона, за да видят как това ще промени техните модели на растеж.
Те открили, че нивата на хормона на щитовидната жлеза, които присъстват на различни етапи в развитието на окото, играят голяма роля при формирането на идентичността на клетките. Когато изследователите деактивирали рецепторите за хормона, те израствали мини очи, които имали само синьо-сензорни клетки, способни да виждат само синя светлина. И когато наводниха органоидите с допълнителен хормон на щитовидната жлеза в началото на процеса на растеж - преди да се образуват сини клетки - всички цветни клетки се развиха като червени и зелени, съобщават изследователите.
"Това ни каза, че сме разбрали достатъчно механизма, за да можем да отглеждаме човешки ретинални клетки в чиния и можем да им кажем какви клетки искаме да направим", казва Джонстън пред Live Science.
В допълнение към разкриването на тайните на цветното зрение, израсналата в лаборатория очна тъкан може да се окаже полезна за изучаване на други аспекти на зрението, които са уникални за хората и биха могли да дадат представа за лечението на слепота и глаукома, заяви Джонстън.
Резултатите бяха публикувани онлайн днес (11 октомври) в списание Science.
