V ľudskom oku existujú tri typy kužeľových buniek, ktoré regulujú farebné videnie a snímajú červené, modré alebo zelené svetlo, ale vie sa len málo o tom, ako sa tieto špecializované bunky objavujú v očiach rastúceho plodu. Vedci však nedávno poskytli letmý pohľad na tieto formujúce mechanizmy tým, že pestovali organoidy - veľmi malé primitívne orgány - ktoré boli vyrobené z očných buniek, aby mohli pozorovať bunky pri ich vývoji.
Aj keď malé organoidy nevyzerali ako plne formované oči, obsahovali fotoreceptory, ktoré reagujú na svetlo, a bunky (a ich gény) sa stále správali ako bunky kužeľa v ľudskom oku. Je pozoruhodné, že bunky citlivé na farbu v laboratórnom tkanive oka, ktoré sa pestuje v laboratóriu, sa usporiadali ako tieto bunky v zárodku, pričom sa najskôr objavili bunky kužeľa snímajúce modré svetlo, po ktorých nasledovali bunky, ktoré snímajú červené a zelené svetlo. Experimenty s týmito bunkami priniesli prvý pohľad na mechanizmy, ktoré produkujú naše jedinečné farebné videnie, uviedli vedci v novej štúdii.
Bolo známe, že bunky modrého kužeľa sa vyvíjajú už pred ich červenými a zelenými susedmi. Nebolo však jasné, prečo sa objavili v tomto poradí a čo viedlo k tomu, že bunky „vybrali tieto osudy“ ako modré, červené alebo zelené, uviedla autorka hlavnej štúdie Kiara Eldred, doktorandka na Katedre biológie na Johns Hopkins University (JHU). v Marylande.
„Neboli sme si istí, čo v kontexte vývoja viedlo k tomu, že sa tieto bunky od seba líšia,“ povedal Eldred Live Science.
Vedci nariadili kmeňovým bunkám, aby sa stali očným tkanivom, ale presne aký typ očného tkaniva určujú samotné bunky, uviedol spoluautor štúdie Robert Johnston Jr., odborný asistent na Katedre biológie JHU.
„Iba sa vyvíjajú a rastú ako sietnica v miske,“ povedal Johnston pre Live Science.
Pretože vedci chceli, aby ich rastúce mini-oči sledovali rovnaký rozvrh ako oči plodu v lone, monitorovali vývoj sietnicových tkanív deväť mesiacov.
Navyše, predchádzajúci výskum na myšiach a zebroch naznačil, že hormón štítnej žľazy pomohol spustiť vývoj buniek spojených s farebným videním, uviedol Eldred. Na vyskúšanie vedci použili nástroj na úpravu génov CRISPR na manipuláciu s receptormi kužeľových buniek pre hormón, aby zistili, ako by to zmenilo ich rastové vzorce.
Zistili, že hladiny tyreoidálneho hormónu, ktoré boli prítomné v rôznych štádiách vývoja oka, zohrávali veľkú úlohu pri formovaní identity buniek. Keď vedci deaktivovali receptory pre hormón, rástli mini-oči, ktoré mali iba bunky s modrým snímaním a boli schopné vidieť iba modré svetlo. A keď zaplavili organoidy extra tyroidným hormónom na začiatku procesu rastu - skôr ako sa mohli vytvoriť modré bunky - všetky farebné bunky sa vyvinuli ako červené a zelené, uviedli vedci.
„To nám povedalo, že sme dostatočne pochopili tento mechanizmus, aby sme mohli pestovať ľudské bunky sietnice v miske, a mohli by sme im povedať, aké bunky chceme vytvoriť,“ povedal Johnston pre Live Science.
Okrem odhalenia tajomstiev farebného videnia môže byť laboratórne pestované očné tkanivo užitočné pri štúdiu ďalších aspektov zraku, ktoré sú pre človeka jedinečné, a mohlo by poskytnúť informácie o liečbe slepoty a glaukómu, uviedol Johnston.
Zistenia boli zverejnené online dnes (11. októbra) v časopise Science.
