Специалисты из Университета Джонса Хопкинса сделали значительный шаг вперед в изучении механизмов формирования острого зрения. Они создали в лабораторных условиях миниатюрные сетчатки и выявили клеточный механизм, лежащий в основе развития центральной ямки. Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет взаимодействие двух гормонов в период внутриутробного развития. Фовеола, находящаяся в центре сетчатки, представляет собой небольшую область, которая, несмотря на свой малый размер, обеспечивает около 50% нашей способности к зрению, позволяя выполнять такие задачи, как чтение и шитье. Чтобы достичь такой высокой степени четкости, фовеола должна содержать только красные и зеленые колбочки – светочувствительные клетки, необходимые для максимальной резкости. В этой области отсутствуют синие колбочки, отвечающие за цветное зрение с меньшим разрешением.
Благодаря созданным в лабораторных условиях органоидам сетчатки, ученые во главе с профессором биологии Робертом Дж. Джонстоном-младшим смогли установить, каким образом достигается столь высокая степень специализации. Выяснилось, что на 10–14 неделях внутриутробного развития запускается двухступенчатый химический механизм. На первом этапе ретиноевая кислота, производное витамина А, подавляет формирование синих колбочек. После этого в процесс вмешиваются гормоны щитовидной железы, которые изменяют функциональность оставшихся синих колбочек, трансформируя их в красные и зеленые. » На начальном этапе ретиноевая кислота способствует формированию определенного шаблона, после чего гормон щитовидной железы участвует в процессе трансформации оставшихся клеток. Это имеет большое значение, поскольку наличие синих колбочек может негативно сказаться на качестве зрения «, — объяснил Джонстон.
Новое открытие противоречит теории, которая уже три десятилетия утверждала, что синие колбочки совершают физическое перемещение из центра сетчатки в процессе развития. Анализ данных, полученных на органоидах, показывает, что клетки не мигрируют, а изменяют свою специализацию по мере созревания. Так как такие распространенные лабораторные животные, как мыши или рыбы, не имеют такой же структуры сетчатки, как у человека, органоидные культуры представляют собой незаменимый инструмент для научных исследований.
Они также предоставляют уникальные перспективы для создания новых подходов к терапии болезней, ранее считавшихся не поддающимися лечению, например, макулярной дегенерации, при которой сначала страдает центральная часть сетчатки. В будущем, благодаря совершенствованию данной технологии, исследователи планируют разрабатывать индивидуальные фоторецепторы для трансплантации, что позволит заменить поврежденные структуры глаза и вернуть зрение.
Результаты исследования были в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.