Lab-Grown Human Retinas otkrivaju ključeve vizije boja

U laboratoriju na Sveučilištu Johns Hopkins, mali komadići ljudskih očiju rastu u jelu. Dok je rast oka globusa tehničko čudo samo po sebi, ova tvorevina ima složenu svrhu. U novoj studiji objavljenoj u časopisu Znanost Znanstvenici su generirali te organoide da bi razumjeli zašto možemo vidjeti boju i naučiti kako pomoći ljudima koji to ne mogu.

Kada netko razmišlja o oku, vjerojatno misle o punom, gomoljastom obliku - leći, šarenici; staklastom tijelu. Te retinalne organoide nisu. Tehnički gledano, oni su retine koje se uzgajaju iz ljudskih matičnih stanica - kuglica bijelog tkiva koje povezuje samu stražnju stranu oka.

U studiji, objavljenoj u četvrtak, studentkinja Sveučilišta Johns Hopkins Kiara Eldred i njezin tim otkrivaju zašto su ove mrežnice toliko važne. Ljudi imaju tri vrste stanica koje detektiraju boje, fotoreceptori u obliku konusa koji osjećaju crveno, zeleno ili plavo svjetlo. Ali mehanizmi koji stoje iza toga zašto to nije u potpunosti shvaćeno. Ovdje je tim otkrio da se prvo razvijaju plave stanice, a zatim crvene i zelene stanice. Učenje vremena tih staničnih formacija bilo je novo otkriće - i imalo je smisla, s obzirom da mi i drugi primati imamo nešto što se naziva trikromatska vizija boje.

"Kao znanstvenik, mislim da morate imati strast prema onome što radite i povezanosti s vašim organizmom", kaže organolidni tvorac Eldred. Inverzan, »Brinula sam se o organoidima svaki dan u početku, a zatim svaki drugi dan kako su stari. U laboratoriju, svi moji autori i ja svi ih nazivamo našim bebama, jer se za njih moramo brinuti cijelo vrijeme."

"Većina sisavaca može vidjeti samo dva spektra boje - oni vide samo plavu i zelenu", objašnjava Eldred. - Vidimo plavu, zelenu i crvenu. Zbog vizije u boji možemo primiti mnogo bogatih informacija o svijetu oko nas."

Pretpostavlja se da primati poput čimpanza i ljudi mogu vidjeti crvenu boju jer je ta sposobnost omogućila ranim homininima da pronađu plodove zrenja koji se nalaze u pozadini zelenog lista. U međuvremenu, drugi sisavci poput pasa i mačaka vide manje i slabije boje.

Shvatanje da nešto potiče vrijeme plavog, crvenog i zelenog rasta stanica također je predstavljalo misteriju: Koji je mehanizam uzrokovao stvaranje ove tri vrste stanica stošca? Da bi to shvatili, nakon što su matične stanice postale tkivo mrežnjače - proces u kojem znanstvenici ponekad stvaraju tkivo mozga, kao i tkivo mrežnice, jer su fotoreceptori tehnički neuroni - istraživači su počeli testirati skupinu gena uključenih u funkciju hormona štitnjače, koji je uključen u rast i diferencijaciju stanica.

Prethodni radovi koji se odnose na viziju miševa, ribe i kokoši ukazuju na to da se, kada je funkcija hormona štitnjače niska, pojavljuju plave stanice, a kada su visoke, slijede crvene i zelene stanice.To se pokazalo istinitim: istraživači su pomoću CRISPR-a izbacili receptor za hormone štitnjače i stvorili samo mrežnjačke organoide samo s plavim stanicama. Kada su ponovno dodali hormon, stvorili su organoide samo s crvenim i zelenim stanicama.

To se događa iako štitnjača uopće nije bila uključena - jedine stavke u posudi bile su mrežnice organoida. Nakon što su ispitali koji su geni uključeni ili isključeni tijekom godine razvoja organoida, otkrili su da je njihova hipoteza bila točna: Geni koji razgrađuju hormon štitnjače bili su rano da bi napravili plave stanice, a geni koji aktiviraju hormon štitnjače kasnije su stvarali crvene i zelene stanice.

U osnovi, znanstvenici su uzrokovali da organoidi postanu slijepi na različite načine. To sugerira da bi ovo istraživanje moglo biti korisno u razvoju terapijskih tretmana koji će pomoći osobama koje su slijepe boje ili pate od makularne degeneracije, očne bolesti koja uzrokuje gubitak vida. Trenutno, ono što znanstvenici rade kako bi pomogli s makularnom degeneracijom je ubrizgati matične stanice u mrežnice koje imaju neku vrstu degeneracije. Međutim, učinkovitost ovog procesa je bila nepredvidiva. Cilj je sada da znanstvenici mogu usmjeriti put diferencijacije stanica stošca, kako bi mogli naučiti kako terapeutski mogu koristiti stanice.

"Nadamo se da ćemo našim istraživanjima pružiti informacije drugim istraživačima o tome kako specifično stvoriti ćelije stožaca", kaže Eldred. “U budućim eksperimentima možemo uzeti te stanice, ubrizgati ih, a više njih će postati fotoreceptori koji zapravo mogu osigurati regenerativno liječenje. Svaki put kad vidim organoide koji idu ispravnim putem, to je uzbudljivo i fascinantno."