Może pomóc w leczeniu chorób oczu. Najnowsze odkrycie

Człowiek zaczyna budować podstawy ostrego widzenia, jeszcze zanim przyjdzie na świat. Najnowsze badania zespołu z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa sugerują, że o tym, jak precyzyjnie widzimy szczegóły, decyduje duet sygnałów biochemicznych działających w rozwijającej się siatkówce: z jednej strony cząsteczka powiązana z witaminą A, z drugiej – hormony tarczycy. Wyniki mogą wstrząsnąć klasycznym wyobrażeniem o tym, jak powstają i rozmieszczają się światłoczułe komórki oka, a w dalszej perspektywie wesprzeć prace nad terapiami zwyrodnienia plamki żółtej czy jaskry.

W centrum tej historii znajduje się maleńki obszar siatkówki, który odpowiada za naszą zdolność widzenia "na ostro": dołeczek, czyli foveola. To właśnie tam wzrok jest najbardziej precyzyjny, a obraz – najbogatszy w szczegóły. Choć foveola stanowi tylko niewielki fragment siatkówki, ma gigantyczny udział w tym, jak postrzegamy świat. To także część oka, która często jako pierwsza zawodzi w chorobach związanych z wiekiem, w tym w zwyrodnieniu plamki żółtej.

Badacze analizowali rozwój siatkówki, korzystając z organoidów – miniaturowych struktur tkankowych hodowanych w laboratorium z komórek płodowych. Taki model pozwala podglądać zmiany zachodzące w tkance przez wiele tygodni i miesięcy, niemal krok po kroku. I właśnie to długie "obserwowanie wzrostu" przyniosło zaskakującą odpowiedź na pytanie, które od dekad dzieliło specjalistów: skąd bierze się charakterystyczny rozkład czopków, czyli komórek odpowiedzialnych za widzenie w dzień i rozróżnianie barw?

U ludzi występują trzy typy czopków: wrażliwe na światło niebieskie, zielone i czerwone. Ta trójbarwność pozwala nam widzieć szerokie spektrum kolorów, a w świecie zwierząt nie jest wcale tak powszechna. Co ważne, w foveoli dominują czopki czerwone i zielone, natomiast czopków niebieskich w tym miejscu praktycznie nie ma – są rozproszone szerzej w pozostałych częściach siatkówki. Ponieważ modele zwierzęce często nie odtwarzają takiego układu, mechanizm jego powstawania długo pozostawał niejasny.

Zespół z Johns Hopkins proponuje teraz inne wyjaśnienie niż to, które przez lata uznawano za najbardziej prawdopodobne. Według starszej hipotezy nieliczne czopki niebieskie, które pojawiają się początkowo w centralnej siatkówce, miały po prostu "przesuwać się" na obrzeża w trakcie rozwoju. Nowe dane wskazują jednak, że sprawa jest bardziej dynamiczna: część komórek zmienia swój "los" i przechodzi konwersję, by ostatecznie stać się czopkami czerwonymi lub zielonymi.

Jak wygląda to w czasie? Naukowcy opisują, że około 10.-12. tygodnia rozwoju w foveoli widać jeszcze niewielką liczbę czopków niebieskich. Jednak około 14. tygodnia te komórki znikają z centralnego obszaru – nie dlatego, że uciekają, lecz dlatego, że przekształcają się w inne typy czopków. Proces ma dwa filary. Po pierwsze, kwas retinowy – pochodna witaminy A – jest rozkładany w taki sposób, by ograniczyć powstawanie czopków niebieskich. Po drugie, hormony tarczycy "popychają" istniejące czopki niebieskie do zmiany tożsamości na czerwono- lub zielonoczułą.

– Najpierw kwas retinowy pomaga ustalić wzór. Potem hormon tarczycy odgrywa rolę w przekształcaniu pozostałych komórek. To bardzo ważne, bo jeśli w tym obszarze są czopki niebieskie, widzi się gorzej – podkreślił kierujący badaniami Robert J. Johnston Jr.

Odkrycie jest ważne nie tylko dlatego, że porządkuje spór o to, czy komórki migrują, czy się zmieniają. Uderza też w samo serce problemu chorób siatkówki: jeśli naukowcy lepiej zrozumieją, jak tworzy się centralna część odpowiedzialna za ostre widzenie, łatwiej będzie ją odtwarzać.

– To kluczowy krok w kierunku zrozumienia wewnętrznych mechanizmów działania centralnej części siatkówki – krytycznego obszaru oka, który jako pierwszy ulega uszkodzeniu u osób ze zwyrodnieniem plamki żółtej – zaznaczył Johnston. – Lepsze poznanie tego regionu i rozwijanie organoidów naśladujących jego funkcję daje nadzieję, że pewnego dnia będziemy mogli hodować i przeszczepiać takie tkanki, aby przywracać widzenie.

Zespół pracuje nad udoskonalaniem organoidów tak, by coraz wierniej naśladowały ludzką siatkówkę. W przyszłości mogłoby to umożliwić produkcję fotoreceptorów w sposób bardziej kontrolowany, a nawet doprowadzić do terapii komórkowych.

Źródło: news-medical.net