V lidském oku existují tři typy kuželových buněk, které regulují barevné vidění a snímají červené, modré nebo zelené světlo, ale o tom, jak se tyto specializované buňky objevují v očích rostoucího plodu, je známo jen málo. Vědci však nedávno poskytli letmý pohled na tyto formativní mechanismy tím, že pěstovali organoidy - velmi malé, primitivní orgány - které byly vyrobeny z očních buněk, takže mohly pozorovat buňky, jak se vyvíjely.
Ačkoli drobné organoidy nevypadaly jako úplně vytvořené oči, obsahovaly fotoreceptory, které reagují na světlo, a buňky (a jejich geny) se stále chovaly jako kuželové buňky v lidském oku. Je pozoruhodné, že buňky citlivé na barvu v laboratoři pěstované oční tkáni se samy uspořádaly jako tyto buňky u plodu, přičemž se nejprve objevily kuželové buňky snímající modré světlo, po nichž následovaly buňky, které snímají červené a zelené světlo. Experimenty s těmito buňkami nabídly první pohled na mechanismy, které vytvářejí naše jedinečné barevné vidění, uvedli vědci v nové studii.
Bylo známo, že buňky modrého kuželu se vyvíjejí již před jejich červenými a zelenými sousedy. Nebylo však jasné, proč se objevily v tomto pořadí a co podnítilo buňky, aby „vybraly tyto osudy“ jako modré, červené nebo zelené, uvedla autorka hlavní studie Kiara Eldred, doktorandka na katedře biologie na Johns Hopkins University (JHU). v Marylandu.
"Nebyli jsme si jistí, co v rozvojovém kontextu tyto buňky od sebe odlišovalo," řekl Eldred Live Science.
Vědci nařídili kmenovým buňkám, aby se staly oční tkání, ale přesně jaký typ oční tkáně určují samotné buňky, uvedl spoluautor studie Robert Johnston Jr., odborný asistent na katedře biologie JHU.
„Prostě se vyvíjejí a rostou jako sítnice v misce,“ řekl Johnston Live Science.
Protože vědci chtěli, aby jejich rostoucí mini-oči sledovaly stejný rozvrh jako oči plodu v děloze, sledovali vývoj sítnicových tkání devět měsíců.
Navíc, předchozí výzkum na myších a zebrafish naznačil, že hormon štítné žlázy pomohl spustit vývoj buněk spojených s barevným viděním, řekl Eldred. Vědci použili genový editační nástroj CRISPR k manipulaci s receptory buněk kuželů pro hormon, aby zjistili, jak by to změnilo jejich růstové vzorce.
Zjistili, že hladiny tyreoidálního hormonu, které byly přítomny v různých stádiích vývoje oka, hrály velkou roli při utváření identity buněk. Když vědci deaktivovali receptory hormonu, vyrostli mini-oči, které měly pouze buňky modrého snímání, schopné vidět pouze modré světlo. A když zaplavili organoidy extra thyroidním hormonem na začátku procesu růstu - než se mohly vytvořit modré buňky - všechny barevné buňky se vyvinuli jako červené a zelené, vědci hlásili.
„To nám řeklo, že mechanismus jsme dostatečně pochopili, abychom mohli pěstovat lidské sítnicové buňky v misce, a mohli bychom jim říci, jaké buňky chceme vytvořit,“ řekl Johnston Live Science.
Kromě odhalení tajemství barevného vidění se může laboratorní tkáň oční tkáně ukázat jako užitečná pro studium dalších aspektů zraku, které jsou pro člověka jedinečné, a mohla by poskytnout nahlédnutí do léčby slepoty a glaukomu, řekl Johnston.
Výsledky byly zveřejněny dnes (11. října) online v časopise Science.
