Az emberi szemben háromféle kúpos sejt létezik, amelyek szabályozzák a színlátást: érzékelik a vörös, kék vagy zöld fényt, de keveset tudnak arról, hogy ezek a speciális sejtek miként alakulnak ki a növekvő magzat szemében. A kutatók azonban nemrégiben pillantást vettek ezekre a kialakulási mechanizmusokra azáltal, hogy szemsejtekből készült organoidokat - nagyon kicsi, primitív szerveket - tenyésztettek, így megfigyelhetik a sejteket fejlődésük során.
Noha az apró organoidok nem tűntek teljesen formált szemként, tartalmaztak fényreceptorokat, amelyek fényre reagálnak, és a sejtek (és géneik) továbbra is úgy viselkedtek, mint a kúpsejtek az emberi szemben. Figyelemre méltó, hogy a laboratóriumban nőtt szemszövet színérzékeny sejtjei úgy szerveződtek, mint ahogy a magzatban, a kék fényt érzékelő kúpos sejtek jelennek meg először, majd a vörös és zöld fényt érzékelő sejtek. Az ezekkel a sejtekkel végzett kísérletek először bepillantást jelentenek azokba a mechanizmusokba, amelyek az egyedi színlátásunkat előidézik - jelentették a tudósok egy új tanulmányban.
A kék kúpos sejtekről már ismert, hogy a vörös és zöld szomszédaik előtt kialakulnak. Nem volt világos, miért jelentek meg ebben a sorrendben, és mi arra késztette a sejteket, hogy "válasszák meg ezeket a sorsokat" kék, piros vagy zöld színben - mondta Kiara Eldred, a Johns Hopkins Egyetem Biológiai Tanszékének doktori jelöltje, a vezető tanulmány szerzője. Marylandben.
"Nem tudtuk biztosan, hogy egy fejlesztési környezetben mi okozza ezeket a sejteket, hogy különbözzenek egymástól" - mondta Eldred a Live Science-nek.
A tudósok arra irányították, hogy az őssejtek szemszövetté váljanak, de pontosan az a szemszövet milyen típusát maguk a sejtek határozzák meg - mondta Robert Johnston, a tanulmány társszerzője, JRU biológiai tanszék adjunktus.
"Ők csak retinaként fejlődnek ki és nőnek egy tálban" - mondta Johnston a Live Science-nek.
Mivel a kutatók azt akarta, hogy növekvő mini-szemük ugyanazt az ütemtervet kövesse, mint a méhben lévő magzat szemét, kilenc hónapon keresztül figyelték a retina szövetek fejlődését.
Sőt, az egereken és a zebrahalon végzett korábbi kutatások arra utaltak, hogy a pajzsmirigyhormon hozzájárult a színes látáshoz kapcsolódó sejtek kialakulásának kiváltásához - mondta Eldred. Ennek tesztelésére a tudósok a CRISPR génszerkesztő eszközt használták a kúpos sejtek hormonreceptorának manipulálására, hogy megváltoztassák növekedési mintájukat.
Megállapították, hogy a pajzsmirigyhormon szintje, amely a szem fejlődésének különböző szakaszaiban volt jelen, nagy szerepet játszott a sejtek identitásának kialakításában. Amikor a kutatók letiltották a hormon receptorát, mini szemük nőtt fel, amelyben csak kék érzékelő sejtek voltak, és csak kék fényt képesek látni. És amikor a növekedési folyamat korai szakaszában elárasztották az organoidokat extra pajzsmirigyhormonnal - még mielőtt a kék sejtek kialakulhatnának -, az összes színes sejt vörös és zöld színben fejlődött ki.
"Ez azt mondta nekünk, hogy megértettük azt a mechanizmust, amely lehetővé teszi az emberi retina sejtek tálban történő termesztését, és meg tudtuk mondani nekik, hogy milyen sejteket szeretnénk előállítani" - mondta Johnston a Live Science-nek.
A színes látás titkainak feltárása mellett a laboratóriumban nőtt szemszövet hasznosnak bizonyulhat a látás más, az emberre jellemző aspektusának tanulmányozásában, és betekintést nyújthat a vakság és a glaukóma kezelésére - mondta Johnston.
Az eredményeket ma (október 11.) közzétették a Science folyóiratban.
