Στο ανθρώπινο μάτι, υπάρχουν τρεις τύποι κυττάρων κώνου που ρυθμίζουν την έγχρωμη όραση, ανιχνεύοντας το κόκκινο, το μπλε ή το πράσινο φως, αλλά λίγα είναι γνωστά για το πώς αυτά τα εξειδικευμένα κύτταρα αναδύονται στα μάτια ενός αναπτυσσόμενου εμβρύου. Ωστόσο, οι ερευνητές έδωσαν πρόσφατα μια ματιά σε αυτούς τους διαμορφωτικούς μηχανισμούς, αναπτύσσοντας οργανοειδή - πολύ μικρά, πρωτόγονα όργανα - τα οποία κατασκευάστηκαν από κύτταρα των ματιών, ώστε να μπορούν να παρατηρούν τα κύτταρα όπως αναπτύσσονται.
Αν και τα μικροσκοπικά οργανοειδή δεν έμοιαζαν με πλήρως σχηματισμένα μάτια, αυτά περιείχαν φωτοϋποδοχείς που ανταποκρίνονταν στο φως και τα κύτταρα (και τα γονίδιά τους) εξακολουθούσαν να συμπεριφέρονται ως κύτταρα κώνου σε ένα ανθρώπινο μάτι. Είναι αξιοσημείωτο ότι τα κύτταρα ανίχνευσης χρωμάτων στον εργαστηριακό ιστό των ματιών οργανώθηκαν ως αυτά τα κύτταρα σε ένα έμβρυο, με κύτταρα κώνου ανιχνεύσεως κυανού φωτός να εμφανίζονται πρώτα, ακολουθούμενα από κύτταρα που ανιχνεύουν το κόκκινο και το πράσινο φως. Τα πειράματα με αυτά τα κύτταρα έδωσαν μια πρώτη ματιά στους μηχανισμούς που παράγουν το μοναδικό έγχρωμο όραμά μας, ανέφεραν οι επιστήμονες σε μια νέα μελέτη.
Τα μπλε κώνου κύτταρα ήταν ήδη γνωστό ότι αναπτύσσονται πριν από τους κόκκινους και τους πράσινους γείτονές τους. Αλλά δεν ήταν σαφές γιατί εμφανίστηκαν σε αυτή τη σειρά και τι ώθησε τα κύτταρα να "επιλέξουν αυτές τις μοίρες" ως μπλε, κόκκινο ή πράσινο, δήλωσε ο επικεφαλής μελέτης συγγραφέας Kiara Eldred, υποψήφιος διδακτορικός στο Τμήμα Βιολογίας του Πανεπιστημίου Johns Hopkins (JHU) στο Μέριλαντ.
"Δεν ήμασταν σίγουροι τι σε ένα αναπτυξιακό πλαίσιο συνέβαλε τα κύτταρα να είναι διαφορετικά μεταξύ τους", δήλωσε ο Eldred στην Live Science.
Οι επιστήμονες στρέφουν τα βλαστοκύτταρα να γίνουν οφθαλμικοί ιστοί, αλλά ακριβώς ποιος τύπος οφθαλμικού ιστού καθορίζεται από τα ίδια τα κύτταρα, δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Robert Johnston Jr., βοηθός καθηγητής στο Τμήμα Βιολογίας του JHU.
"Απλά αναπτύσσονται και αναπτύσσονται ως ένας αμφιβληστροειδής σε ένα πιάτο", δήλωσε ο Johnston στο Live Science.
Επειδή οι ερευνητές θέλησαν τα αυξανόμενα μίνι μάτια τους να ακολουθούν το ίδιο χρονοδιάγραμμα με τα μάτια ενός εμβρύου στη μήτρα, παρακολούθησαν την ανάπτυξη των ιστών του αμφιβληστροειδούς για εννέα μήνες.
Επιπλέον, η προηγούμενη έρευνα σε ποντίκια και ζέβρα ψαριών υπονοούσε ότι η θυρεοειδής ορμόνη βοήθησε να ενεργοποιήσει την ανάπτυξη κυττάρων που συνδέονται με την έγχρωμη όραση, είπε ο Eldred. Για να το εξετάσουμε αυτό, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν το εργαλείο επεξεργασίας γονιδίων CRISPR για να χειριστούν τους υποδοχείς των κυττάρων του κώνου για την ορμόνη, για να δουν πώς θα άλλαζαν τα μοτίβα ανάπτυξής τους.
Διαπίστωσαν ότι τα επίπεδα μιας θυρεοειδούς ορμόνης που υπήρχαν σε διαφορετικά στάδια στην ανάπτυξη του ματιού έπαιξαν σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση της ταυτότητας των κυττάρων. Όταν οι ερευνητές απενεργοποίησαν τους υποδοχείς της ορμόνης, μεγάλωσαν μίνι-μάτια που είχαν μόνο κυανό αισθητήρια κύτταρα, ικανά να βλέπουν μόνο το μπλε φως. Και όταν πλημμύρισαν τα οργανοειδή με επιπλέον θυρεοειδή ορμόνη σε πρώιμη φάση της ανάπτυξης - πριν από τη δημιουργία κυψελών - όλα τα χρωματιστά κύτταρα αναπτύχθηκαν ως κόκκινα και πράσινα, ανέφεραν οι ερευνητές.
"Αυτό μας είπε ότι καταλάβαμε τον μηχανισμό αρκετά ώστε να μπορούμε να αναπτύξουμε κύτταρα ανθρώπινου αμφιβληστροειδούς σε ένα πιάτο και θα μπορούσαμε να τους πούμε τι είδους κύτταρα θέλαμε να κάνουμε", δήλωσε ο Johnston στο Live Science.
Εκτός από την αποκάλυψη των μυστικών της έγχρωμης όρασης, ο εργαστηριακός ιστός των ματιών μπορεί να αποδειχθεί χρήσιμος για τη μελέτη άλλων όψεων της όρασης που είναι μοναδικές για τον άνθρωπο και θα μπορούσε να δώσει πληροφορίες για τη θεραπεία της τύφλωσης και του γλαυκώματος, δήλωσε ο Johnston.
Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν σήμερα (11 Οκτωβρίου) στο περιοδικό Science.
