Lab Grown Human Retinas atklāj krāsu vīzijas atslēgas

Johns Hopkinsa universitātes laboratorijā ēdienkartē aug maz cilvēku acu. Kamēr augošs acu globs ir patiess tehnisks brīnums, šim radījumam ir sarežģīts mērķis. Jauns pētījums, kas publicēts žurnālā Zinātne zinātnieki radīja šos organoīdus, lai saprastu, kāpēc mēs varam redzēt krāsu un uzzināt, kā palīdzēt cilvēkiem, kas to nevar.

Kad cilvēks domā par aci, viņi, iespējams, domā par pilnīgu, sīpolu formu - lēcu, varavīksneni; stiklveida ķermeni. Šie tīklenes organoīdi nav tādi. Tehniski tie ir tīklenes, kas audzētas no cilvēka cilmes šūnām - balto audu globs, kas iezīmē acu aizmuguri.

Ceturtdien publicētajā pētījumā Džons Hopkinsa universitātes absolvents Kiara Eldred un viņas komanda atklāj, kāpēc šīs tīklenes ir tik svarīgas. Cilvēkiem ir trīs veidu krāsu noteikšanas šūnas, konusa formas fotoreceptori, kas nozīmē sarkanu, zaļu vai zilu gaismu. Bet mehānismi, kāpēc tas nav pilnībā saprasts. Šeit komanda atklāja, ka vispirms attīstās zilās šūnas, pēc tam sarkanās un zaļās šūnas. Šo šūnu veidojumu laika mācīšanās bija jauns atklājums, un tas bija jēga, ņemot vērā, ka mums un citiem primātiem ir kaut kas, ko sauc par trihromatisku krāsu redzējumu.

„Kā zinātnieks es domāju, ka jums ir jāraugās par to, ko jūs darāt, un savienojumu ar savu organismu,” stāsta organo-radītājs Eldreds Apgrieztā. “Es ikdienā parūpējos par organoīdiem, un pēc tam katru otro dienu, kad viņi vecāki. Labā laboratorijā mani līdzautori un es visi runāju par viņiem kā mūsu mazuļiem, jo ​​mums tie visu laiku jārūpējas. ”

"Lielākā daļa zīdītāju var redzēt tikai divos krāsu spektros - viņi redz tikai zilu un zaļu," Eldred skaidro. „Mēs varam redzēt zilu, zaļu un sarkanu. Krāsu redzamības dēļ mēs varam saņemt daudz bagātīgas informācijas par apkārtējo pasauli. ”

Ir spekulēts, ka primāti, piemēram, šimpansi un cilvēki, var redzēt sarkanu, jo spēja ļaut agrīniem hominīniem atrast nogatavošanās augļus starp zaļo lapu foniem. Tikmēr citi zīdītāji, piemēram, suņi un kaķi, redz mazāk un vājākas krāsas.

Sapratne, ka kaut kas pamudināja zilās, sarkanās un zaļās šūnas augšanu, arī radīja noslēpumu: Kāds mehānisms izraisīja šo trīs konusa šūnu veidošanu? Lai noskaidrotu, pēc cilmes šūnu novirzīšanas par tīklenes audiem, process, kurā dažreiz zinātnieki galu galā rada smadzeņu audus, kā arī tīklenes audus, jo galu galā fotoreceptori ir tehniski neironi - pētnieki sāka pārbaudīt kopumu. gēni, kas iesaistīti vairogdziedzera hormona funkcijā, kas ir iesaistīta šūnu augšanā un diferenciācijā.

Iepriekšējais darbs ar pelēm, zivīm un vistas redzējumu liecināja, ka tad, kad vairogdziedzera hormona funkcija ir zema, rodas zilās šūnas, un pēc tam seko sarkanās un zaļās šūnas.Tas izrādījās taisnība: izmantojot CRISPR, pētnieki iznīcināja vairogdziedzera hormona receptoru un radīja tīklenes organoīdus ar tikai zilām šūnām. Kad viņi pievienoja hormonu atpakaļ, viņi radīja organoīdus ar tikai sarkanām un zaļām šūnām.

Tas notika, pat ja vairogdziedzeris vispār nebija iesaistīts - vienīgie trauka elementi bija tīklenes organoīdi. Izpētot, kas gēnu ieslēgšanas vai izslēgšanas laikā ir bijis organoīdu attīstības laikā, viņi atklāja, ka viņu hipotēze bija pareiza: gēni, kas pasliktina vairogdziedzera hormonu, bija agrīnā vecumā, lai padarītu zilās šūnas, un gēni, kas aktivizē vairogdziedzera hormonu, vēlāk radīja sarkanu un zaļās šūnas.

Būtībā zinātnieki izraisīja organoīdu krāsu nokrāsu dažādos veidos. Tas liek domāt, ka šis pētījums varētu būt noderīgs, izstrādājot ārstnieciskas terapijas, lai palīdzētu cilvēkiem, kuri ir krāsu akli vai kuriem ir makulas deģenerācija, acu slimība, kas izraisa redzes zudumu. Pašlaik, ko zinātnieki dara, lai palīdzētu makulas deģenerācijai, injicē cilmes šūnas tīklenes, kurām ir sava veida deģenerācija. Tomēr šī procesa efektivitāte ir bijusi neprognozējama. Tagad mērķis ir, ka, spējot virzīt konusa šūnu diferenciācijas ceļu, zinātnieki var uzzināt, kā viņi var izmantot šūnas terapeitiski.

„Mēs ceram, ka ar mūsu pētījumiem mēs varam sniegt informāciju citiem pētniekiem par to, kā īpaši veidot konusa šūnas,” saka Eldreds. “Turpmākajos eksperimentos mēs, iespējams, varam ņemt šīs šūnas, tos injicēt, un vairāki no tiem kļūs par fotoreceptoriem, kas faktiski var nodrošināt reģeneratīvu ārstēšanu. Katru reizi, kad es redzu, ka organoīdi iet pa pareizo ceļu, tas ir aizraujoši un aizraujoši. ”