Цветовое зрение — исследование

устройство глаза человека

Ученые Университета Джона Хопкинса: гормоны щитовидной железы имеют важное значение для создания нормального цветового зрения. Их исследования показали, что чаще всего страдают нарушениями цветового зрения недоношенные дети.

Биологи из Университета Джона Хопкинса создали человеческие сетчатки с нуля, чтобы определить, как устроены и как создаются клетки, позволяющие людям видеть в цвете.

Работа, предназначенная для публикации в журнале Science, закладывает основу для разработки методов лечения заболеваний глаз, таких как цветная слепота и дегенерация желтого пятна.  Для этого ученые создали органоиды, максимально соответствующие человеческому глазу. Органоиды  состоят из из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) человека, которым исследователи «подсказали» развитие по пути клеток сетчатки.

«Все, что мы рассматриваем, выглядит как нормальный развивающийся глаз,  который просто растет на блюде», — сказал биолог из Университета Джонса Хопкинса Роберт Джонстон. «У нас есть модельная система, с которой мы можем манипулировать, не изучая людей напрямую».Лаборатория Джонстона исследует процесс определения судьбы клетки — или что происходит в матке, где развивается плод, чтобы превратить развивающуюся клетку в определенный отличительный тип. Данный аспект человеческой биологии изучен наукой в настоящее время весьма недостаточно.

Роберт Джонстон и его команда сосредоточились на камерах, которые позволяют людям видеть синий, красный и зеленый — три конусных фоторецептора в человеческом глазу.В то время как большинство  ранних исследований зрения проводились на мышах и рыбе, ученые выяснили, что ни у одного из этих видов нет динамичного дневного и цветного зрения, присущего людям. Поэтому команда Джонстона создала человеческие глаза, в которых они нуждались — со стволовыми клетками.

«Трихроматическое цветовое зрение очерчивает нас от большинства других млекопитающих», — сказал ведущий автор Киара Элдрид, аспирант центра Джонса Хопкинса.«Наши исследования действительно пытаются выяснить, какие пути эти клетки принимают, чтобы дать нам это особое цветное зрение».

В течение нескольких месяцев, когда клетки росли в лаборатории и становились полномасштабными сетчаткой, команда обнаружила, что сначала были обнаружены сине-детектирующие клетки, а затем красные и зеленые. В обоих случаях, они обнаружили, что ключом к молекулярному переключателю был отлив и поток гормона щитовидной железы. Важно отметить, что уровень этого гормона не контролировался щитовидной железой, которая, конечно же, не находится в этой тарелке.

Понимание того, как количество гормонов щитовидной железы диктует, стали ли клетки синими или красными и зелеными, команда смогла манипулировать результатом, создав сетчатки, которые, если бы они были частью настоящего человеческого глаза, могли видеть только синие или те, которые могли видеть только зеленый и красный цвета.

Примечательно, что органоиды развивались до конечной точки столько же, сколько и настоящий человеческий орган зрения — 9 месяцев! Обнаружение этого факта и того, что гормоны щитовидной железы имеют важное значение для создания красно-зеленых конусов, дает представление о том, почему недоношенные дети, которые недополучили достаточно гормонов щитовидной железы за время своего развития в утробе матери, имеют более высокий уровень проблем со зрением.

«Если мы сможем ответить на вопрос о том, что ведет клетку к ее конечной судьбе, мы станем ближе к возможности восстановить цветное зрение для людей, которые однажды повредили фоторецепторы», — заметил Элдред.

Эти результаты являются первым шагом для развития лаборатории и исследования в ней. В будущем группа вышеназванных ученых намечает использовать органоиды, чтобы узнать еще больше о цветовом зрении и механизмах, связанных с созданием других областей сетчатки, таких как макула. (Макула или желтое пятно – это самый центр сетчатки глаза, где фокусируется пучок света). Известно, что дегенерация желтого пятна является одной из ведущих причин слепоты у людей. Понимание того, как вырастить новую макулу, может привести к клиническому лечению.

В состав исследовательской группы также вошли Сара Хадыняк, Катажина Хасси и Борис Бренерман, аспиранты Университета Джона Хопкинса; Пинг-Ву Чжан,Xitiz Chamling и Valentin Sluch, исследователи из Института глаз Вильмера; Дерек Вельсби из Института глаз Шилей; Самер Хаттар, профессор NIH; Джеймс Тейлор, профессор биологии и информатики Джона Хопкинса; Карл Вахлин из Института глаз Шили и Дональд Зак, профессор Медицинской школы университета.Эта работа была профинансирована грантом 50027373 благотворительных траст Пью, Медицинским институтом Говарда Хьюза, грантом Национального научного фонда 1746891 и Национальными институтами здравоохранения.

Похожие записи:

Гарвард остановил процесс старенияНайден один из способов продления жизниВозрождение мамонтов поможет остановить выбросы парниковых газов в Арктике

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: