Retinele crescute în laborator explică de ce oamenii văd culori pe care câinii nu le pot vedea

Folosind retinele crescute în laborator, cercetătorii au descoperit modul în care o ramură a vitaminei A generează celulele specializate care le permit oamenilor să vadă milioane de culori, o capacitate pe care câinii, pisicile și alte mamifere nu o posedă.

„Aceste organoide retiniene ne-au permis pentru prima dată să studiem această trăsătură specifică omului. Este o întrebare importantă cu privire la ce anume ne face oameni, ce anume ne face diferiți”, a declarat autorul Robert Johnston, profesor asociat de biologie.

• De ce dormitul mai mult în weekend poate fi sănătos?
• De ce oamenii care sforăie nu se trezesc din cauza propriului zgomot?

Descoperirile, publicate în PLOS Biology, cresc înțelegerea daltonismului, a pierderii vederii legate de vârstă și a altor boli legate de celulele fotoreceptoare. Descoperirile arată, de asemenea, modul în care genele instruiesc retina umană să producă celule specifice pentru detectarea culorilor, un proces despre care oamenii de știință credeau că era controlat de hormonii tiroidieni.

Retinele crescute în laborator i-au ajutat pe cercetători să înțeleagă mai bine substanțele implicate în vedere

Prin ajustarea proprietăților celulare avute de retinele crescute în laborator, echipa de cercetare a descoperit că o moleculă numită acid retinoic determină dacă un con va se specializa în detectarea luminii roșii sau verzi. Numai oamenii cu vedere normală și primatele strâns înrudite dezvoltă senzorul pentru roșu.

Oamenii de știință au crezut timp de decenii că conurile roșii se formează printr-un mecanism de „dat cu banul” în care celulele se angajează în mod haotic să detecteze lungimi de undă verzi sau roșii, cercetările echipei lui Johnston sugerând recent că procesul ar putea fi controlat de nivelurile de hormoni tiroidieni. În schimb, noua cercetare sugerează că conurile roșii apar printr-o secvență specifică de evenimente orchestrată de acidul retinoic în interiorul ochiului.

Echipa a descoperit că nivelurile ridicate de acid retinoic din dezvoltarea timpurie a organoidelor se corelează cu rapoarte mai mari de conuri verzi. Similar, nivelurile scăzute ale acidului au modificat instrucțiunile genetice ale retinei și au generat conuri roșii mai târziu în dezvoltare.

„Ar putea totuși să existe o anumită aleatorietate în acest proces, dar descoperirea noastră importantă este că producem acid retinoic în stadii timpurii de dezvoltare. Acest moment contează foarte mult pentru învățarea și înțelegerea modului în care sunt create aceste celule conice”, a spus Johnston.

Cum se formează celulele care detectează culorile?

Celulele conice verzi și roșii sunt remarcabil de similare, cu excepția unei proteine numită opsină, care detectează lumina și îi transmite creierului culorile pe care le văd oamenii. Diferite opsine determină dacă un con va deveni un senzor verde sau roșu, deși genele fiecărui senzor rămân 96% identice. Cu o tehnică inovatoare care a identificat acele diferențe genetice subtile în organoide, echipa a urmărit schimbările de proporție ale conurilor timp de 200 de zile, relatează Medical Xpress.

„Deoarece putem controla în organoide populația de celule verzi și roșii, putem să împingem grupul să fie mai verde sau mai roșu. Acest lucru are implicații în a înțelege modul exact în care acidul retinoic acționează asupra genelor”, a spus autoarea Sarah Hadyniak, care a efectuat cercetările în laboratorul lui Johnston și este acum la Universitatea Duke (SUA).

Cercetătorii au mapat, de asemenea, raporturile extrem de variate ale acestor celule în retinele a 700 de adulți. Vizualizarea modului în care proporțiile de celule verzi și roșii se schimbă la oameni a fost una dintre cele mai surprinzătoare descoperiri ale noii cercetări, a spus Hadyniak.

Retinele crescute în laborator i-ar putea ajuta pe oamenii cu probleme de vedere

Oamenii de știință nu înțeleg încă pe deplin modul în care raportul de celule verzi și roșii poate varia atât de mult fără a afecta vederea. Dacă aceste tipuri de celule ar determina lungimea unui braț uman, raporturile diferite ar produce „lungimi de braț uimitor de diferite”, a spus Johnston.

Pentru a înțelege bolile precum degenerescența maculară, care cauzează pierderea celulelor de detectare a luminii în apropierea centrului retinei, cercetătorii lucrează cu alte laboratoare de la Johns Hopkins. Scopul este de aprofundare a înțelegerii modului în care conurile și alte celule se leagă de sistemul nervos.

„Speranța viitoare este de a-i ajuta pe oamenii cu probleme de vedere. Va mai dura puțin până când acest lucru se va întâmpla, dar este promițător să știm că putem produce aceste tipuri de celule”, a spus Johnston.

Vă recomandăm să citiți și:

Somnul poate îmbunătăți memoria, dar poate și să creeze amintiri false, arată un studiu

A fost descoperit hormonul care poate elimina greața din timpul sarcinii

O treime dintre bărbați ar vrea să aibă mai multe partenere în același timp

A fost creată o nouă metodă de imprimare 3D în corpul uman