Lab-Retunas הרשתית האנושית חושפים מפתחות לחזון צבעוני

במעבדה באוניברסיטת ג'ונס הופקינס, פיסות קטנות של עיניים אנושיות צומחות בצלחת. בעוד גוברת העין globs הוא פלא טכני כשלעצמו, יצירה זו יש מטרה מורכבת. במחקר חדש שפורסם בכתב העת מדע, המדענים יצרו אורגנואידים אלה כדי להבין מדוע אנו יכולים לראות צבע וללמוד כיצד לעזור לאנשים שאינם מסוגלים.

כאשר חושבים על עין, הם חושבים על הצורה המלאה, הבולבוסית - העדשה, איריס; הגוף הזגוגי. אלה אורגנואידים ברשתית הם לא. מבחינה טכנית, הם retinas גדל בתאי גזע אנושיים - globs של רקמות לבנות כי השורות האחורי מאוד של העין.

במחקר, שפורסם ביום חמישי, סטודנט לתואר שני באוניברסיטת ג'ונס הופקינס, קיארה אלדרד וצוותה, חושפים מדוע הרשתיות הללו כה חשובות. לבני אדם יש שלושה סוגים של תאים לזיהוי צבעים, photoreceptors בצורת חרוט כי תחושת אדום, ירוק, או אור כחול. אבל המנגנונים שמאחורי זה לא הובנו במלואם. כאן, הצוות גילה כי תאים כחולים לפתח הראשון, ואז אדום וירוק תאים מאוחר יותר. ללמוד את התזמון של תצורות תאים אלה היה ממצא חדש - והגיוני, בהתחשב בנו ובפרימטים אחרים יש משהו שנקרא ראיית צבע טריכרומטית.

"כמדען, אני חושב שיש לך תשוקה למה שאתה עושה וקשר לאורגניזם שלך", אומר אלדד, הפוך. "אהבתי את האורגנואידים כל יום בהתחלה, ואז כל יום אחר כשהתבגרו. במעבדה, המחברים שלי ואני מתייחסים אליהם כאל התינוקות שלנו כי אנחנו צריכים לטפל בהם כל הזמן ".

"רוב היונקים יכולים לראות רק בשני ספקטרום של צבע - הם רואים רק כחול וירוק", מסביר אלדרד. "אנחנו יכולים לראות כחול, ירוק ואדום. בגלל ראיית צבע אנחנו יכולים לקבל הרבה מידע עשיר על העולם סביבנו."

זה משעשע כי פרימטים כמו שימפנזים ובני אדם יכולים לראות אדום כי היכולת אפשרה hominins מוקדם למצוא פירות מבשילים בין רקע עלים ירוקים. בינתיים, יונקים אחרים כמו כלבים וחתולים רואים פחות צבעים חלשים.

ההבנה שמשהו מעורר את עיתוי צמיחת התאים הכחולים, האדומים והירוקים, הציבה גם היא תעלומה: איזה מנגנון גרם ליצירת שלושה סוגים של תאים קונוס? כדי להבין את זה, לאחר הפניית תאי גזע להיות רקמת רשתית - תהליך שבו לפעמים המדענים בסופו של דבר יצירת רקמת המוח, כמו גם את רקמת הרשתית, אחרי הכל, photoreceptors הם נוירונים מבחינה טכנית - החוקרים החלו לבדוק קבוצה של גנים המעורבים בתפקוד של הורמון בלוטת התריס, המעורב בצמיחת תאים ובידול.

עבודה קודמת לגבי עכברים, דגים וראיית תרנגולות הציעה שכאשר תפקוד הורמון בלוטת התריס הוא נמוך, תאים כחולים מופיעים, וכאשר הוא גבוה, תאים אדומים וירוקים הולכים בעקבותיו.זה התברר נכון: באמצעות CRISPR, החוקרים דפקו את הקולטן עבור הורמון בלוטת התריס ויצרו אורגנואידים ברשתית עם תאים כחולים בלבד. כאשר הוסיפו את ההורמון בחזרה, הם יצרו אורגנואידים עם תאים אדומים וירוקים בלבד.

זה היה קורה למרות בלוטת התריס לא היה מעורב בכלל - הפריטים היחידים בתבנית היו אורגנואידים הרשתית. לאחר בחינת הגנים שהופעלו או כבו במהלך שנה של התפתחות אורגנואידית, הם גילו שההשערה שלהם נכונה: גנים שמשפילים את הורמון בלוטת התריס היו בשלב מוקדם לייצר תאים כחולים, והגנים המפעילים את הורמון בלוטת התריס היו מאוחר יותר ליצור אדום ותאים ירוקים.

ביסודו של דבר המדענים גרמו לאורגנואידים להפוך עיוורים בצורות שונות. זה מצביע על כך מחקר זה יכול להיות שימושי בפיתוח טיפולים טיפוליים כדי לעזור לאנשים עיוורים צבע או סובלים ניוון מקולרי, מחלת עיניים שגורמת לאובדן ראייה. נכון לעכשיו, מה מדענים עושים כדי לעזור עם ניוון מקולרי הוא להזריק תאי גזע לתוך הרשתיות שיש להם איזה ניוון. עם זאת, היעילות של תהליך זה היה בלתי צפוי. המטרה כעת היא, על ידי היכולת לכוון את הנתיב של הבחנה של תאים קונוס, המדענים יכולים ללמוד איך הם יכולים להשתמש בתאים טיפולית.

"אנו מקווים כי עם המחקר שלנו, נוכל לספק מידע לחוקרים אחרים על איך ליצור תאים חרוט במיוחד," אומר Eldred. "בניסויים עתידיים אנחנו יכולים אולי לקחת תאים אלה, להזריק אותם, ועוד מהם יהפכו photoreceptors שיכולים באמת לספק טיפול משובי. בכל פעם שאני רואה את האורגנואידים יורדים בשביל הנכון, זה מרגש ומרתק ".