Выращенные в лаборатории мини-сетчатки помогли понять как гормоны делают зрение человека идеально четким
Исследователи из Университета Джонса Хопкинса совершили прорыв в понимании того, как формируется острое человеческое зрение, вырастив в лаборатории миниатюрные сетчатки и раскрыв клеточный механизм развития центральной ямки. Ученые обнаружили, что ключевую роль в этом процессе играет динамическое взаимодействие двух гормонов во время развития плода. В центре человеческой сетчатки находится крошечная структура — фовеола, которая, несмотря на свои микроскопические размеры, отвечает за 50% нашего зрительного восприятия, позволяя читать или вдевать нитку в иголку. Для достижения такой высокой четкости фовеола должна быть заполнена исключительно красными и зелеными колбочками — светочувствительными клетками, обеспечивающими максимальную резкость. Синие колбочки, отвечающие за цветное зрение с более низким разрешением, в этой области отсутствуют.
Используя выращенные в лаборатории органоиды сетчатки, команда под руководством профессора биологии Роберта Дж. Джонстона-младшего выяснила, как природа добивается такой "чистоты". Оказалось, что между 10-й и 14-й неделями развития плода запускается двухэтапный химический процесс. Сначала производное витамина А — ретиноевая кислота — ограничивает первичное образование синих колбочек. Затем в дело вступают гормоны щитовидной железы, которые буквально перепрограммируют оставшиеся синие колбочки, превращая их в красные и зеленые. "Сначала ретиноевая кислота помогает задать паттерн, а затем гормон щитовидной железы играет роль в преобразовании оставшихся клеток. Это очень важно, потому что если там останутся синие колбочки, мы не сможем видеть так же хорошо", — объяснил Джонстон.
Это открытие бросает вызов существовавшей на протяжении 30 лет теории, согласно которой синие колбочки физически мигрируют из центра сетчатки в процессе развития. Данные, полученные на органоидах, свидетельствуют о том, что клетки не перемещаются, а меняют свою специализацию со временем. Поскольку обычные лабораторные животные, такие как мыши или рыбы, не обладают такой особенностью организации сетчатки, как у людей, выращенные органоиды становятся бесценным инструментом для исследований.
В частности, они открывают новые возможности для разработки методов лечения неизлечимых заболеваний, таких как макулярная дегенерация, при которой центральная область сетчатки поражается в первую очередь. В перспективе, усовершенствовав технологию, ученые надеются научиться создавать фоторецепторы "на заказ" для трансплантации, чтобы заменять поврежденные ткани глаза и восстанавливать зрение.
Результаты исследования были в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.